Неравенства Белла, скрытые переменные

Но может ли неравенство Джона Белла быть надёжным средством опровержения или подтверждения теории скрытых переменных? Простое рассуждение заставляет усомниться в этом. В самом деле, при расчёте корреляций предполагалось, что все три опыта (для трёх углов) описываются одним распределением P (λ), а именно: (5)в то время как каждое случайное событие (каждый опыт) порождает свою собственную случайность. Если это в действительности так, то вывод неравенства следует признать ошибочным. И выводы, которые основываются на его нарушении, ничего не опровергают и не доказывают. Такого мнения придерживается, к примеру, профессор А. Ю. Хренников (Швеция), обосновывая своё скептическое отношение к неравенству Джона Белла.Дж.А. Уилер (1978) рассмотрел мысленный эксперимент, в котором вопрос об установке второй призмы решается при помощи генератора случайных величин уже после попадания кванта света в интерферометр (вариант «эксперимента с отложенным выбором»). Данный эксперимент был успешно реализован в 2006 г. Это говорит о том, что фотон заранее не определяет линию поведения, т.

е. до регистрации фотона детектором вообще нельзя говорить о состоянии его поляризации. Недавно в Австралии и Канаде физики развили идею Уилера, заменив классическое устройство, которое использовалось при выборе типа схемы, квантовым. При этом подготавливается суперпозиционное состояние фотона, а именно:(6)В зависимости от итога измерения (1 или 0) не устанавливается или устанавливается выходная призма. Эта версия опыта вызывает интерес в связи с тем, что она допускает обратный временной порядок измерений: можно зарегистрировать сначала фотон, а потом уже решать, как он должен себя вести. Появляется возможность подготовки фотона в суперпозиции состояний «частица"и «волна», которые, по всей вероятности, отражают только наши представления о нём, а не его настоящие характеристики. Следовательно, квантовый генератор случайных величин позволяет исследоватькорпускулярные и волновые свойства фотонов на одной и той же установке, вопреки общепринятой формулировке принципа дополнительности Бора. Только в настоящее время исследователям из технологического университета Делфта (Нидерланды) удалось впервые в истории человечества провести корректный эксперимент Джона Белла, который избавлен от обеих известных проблем экспериментальной установки: лазейки обнаружения (detection loophole) и лазейки местоположения (locality loophole). Экспериментаторы из технологического университета Делфта проверили состояние частиц на расстоянии 1,3 км (на территории кампуса) и зарегистрировали совпадение ~96%. Это больше, чем предсказывала теорема.

Джона Белла. Итоги и техника эксперимента были опубликованы в статье «Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres», журнал Nature, дата публикации 21 октября 2015 года. Теорема Джона Белла показывает, что независимо от реального наличия в квантово-механической теории некоторыхскрытых переменных, которые оказывают влияние на любую физическую характеристику квантовой частицы, можно провести серийный эксперимент, статистические итоги которого подтвердят или же опровергнут наличие таких скрытых переменных в квантово-механической теории. Условно говоря, в одном случае статистическое соотношение составит не более 2:3, а в другом — не менее 3:

4. Основное достижение группы экспериментаторов в последнем эксперименте заключается в продвинутой технике, которая позволила избавиться от лазеек обнаружения и местоположения. Для этого ими использовались два алмазных детектора и разделитель сигнала посередине. Спины электронов измеряли при помощилазерных и микроволновых импульсов в детекторах на противоположных сторонах кампуса. Архитектура установки с разделением луча и детектированием спина связанных электронов спроектирована так, что связанные электроны не могли обмениваться информационными даннымипри помощикакой-либо из известных лазеек во время измерения. Эксперимент показал нарушение концепции локального реализма, который сочетает принцип локальности с «реалистичным» предположением, что все объекты обладают «объективно существующими» значениями своих характеристик и параметров для любых вероятных измерений, которые могут быть произведены над такими объектами, перед тем как такие измерения могут быть произведены. В реальности же подтвердился принцип квантовой механики, что у электронов нет характеристик до тех пор, пока их не наблюдают при помощи детектора. До этого момента частицы находятся в нескольких состояниях одновременно. Но некоторые независимые эксперты говорят, что существует также ещё третья лазейка, от которой во время эксперимента не избавились. Дело в том, что случайное разделение электронов с различными спинами может быть не совсем случайным, а происходить с некоторой скрытой закономерностью. Так что о неправоте Эйнштейна и нарушении теории относительности пока еще рано говорить с полной уверенностью. Подведём следующие итоги.

Несмотря на некоторую теоретическую некорректность, доказательство теоремы Джона Белла стало поворотным моментом в квантовой физике. Ее значение трудно переоценить. Работа Джона Белла стимулировала постановку экспериментов с запутанными фотонами и ознаменовала наступление новой эпохи в квантовой физике. Наступила эпоха квантовых технологий, которые основаны на «странностях» квантовой механики. Чрезвычайно увеличился интерес к основаниям квантовой механики. По данной тематике каждый год проводят научные конференции. Тысячи специалистов в различных государствах занимаются такими проблемами, как квантовая криптография, квантовая телепортация, квантовый компьютинг и пр. Как сказал Алан Аспек, «ЭПР-проблема из предмета теоретических обсуждений в качестве мысленного эксперимента стала объектом реальных экспериментов.

Мы должны быть благодарны Джону Беллу за то, что он показал нам, как философские вопросы о природе реальности могут быть трансформированы в проблемы физики, где могут быть востребованы наивные экспериментаторы".

Список использованных источников

.

Ахиезер А.И., Половин Р. Е. Почему невозможно ввести в квантовую механику скрытые переменные // УФН. 1972. — Т. 107. -.

С. 463−487.Ахиезер А. И., Половин Р. Е. Почему невозможно ввести в квантовую механику скрытые переменные // УФН. 1972. — Т. 107. -.

С. 463−487.Хренников А. Ю.

Введение

в квантовую теорию информации, -М.: Физматлит, 2008. — 284 с. Bell J.S. On the Einstein — Podolsky — Rosen paradox //Physics 1. 1964.

— P. 195−200.