贝尔的定理(三)
解析贝尔局部条件作为PI和OI的结合所致的是克劳斯和Horne(1974),尽管它们没有提出混合的不同名称。 Jarrett(1983,1984)将条件称为局部性和完整性。 Jarrett(1983,1984,1989)认为,违反PI不可避免地允许超级信号传导。 结论需要额外的假设,即系统的状态是可控的。[7] 它不会持有一个有原则性限制的理论,这些理论是愿意信用师能够控制他们正在处理的系统状态的能力; 这种理论的一个例子是De Broglie-BoHM理论,它违反了PI但不允许超级信号传导。 尽管如此,在一些文献PI中已被视为等同于无信令。 对于一些人(参见例如Ballentine和Jarrett 1987,FN。6; Jarrett 1989,70; Shimony 1993,139),这源于认为对控制的任何限制可能阻止违反PI被剥削信号传导将涉及与基本关切无关的实际限制,这应该与原则上可能会这样做。
3.2补充假设
3.2.1独特的实验结果
虽然似乎这似乎是不言而喻的,但是整个分析都是在假设给定实验的潜在结果的假设中,因此谈到实验结果是有意义的。 这个假设值得一提的原因是,对量子力学的解释,即埃弗雷斯特或“许多世界”方法以及关系方法的一些变种,以及所有潜在的结果的方法都有一系列的方法。什么是有效的截然不同的世界。 见多世界对量子力学解释的条目,埃弗雷特对量子力学的相对状态配方。
3.2.2实验设置为自由参数
贝尔的原始分析(1964,1971)默许地假设完整的状态λ采样,无论做出什么选择的实验选择,并且因为这个原因,对应于任何给定选择的设置的实验子集是一个公平的样本的λ分布。 Clauser和Horne(1974年,FN。13)在与Shimony,Clauser和Horne(1976年)交换之后,在他的出版物中明确地提出了这一假设。
实验设置可以在统计上独立于变量λ的假设是各种称为自由的意志假设,选择假设的自由,无与伦比的假设,以及在最近的一些文献中,统计独立假设。 在本文中,它被称为测量独立假设。 它将在下面的第8.1节中更详细地讨论。
3.2.3实验结束时
在贝尔局部的实验测试中,谨慎地考虑了两个系统的实验,从选择实验环境到注册结果,在空间的分离时进行。 假设实验具有独特的结果。 问题出现了独特的结果。 通常假设一旦触发检测器或者结果被记录在计算机存储器中,结果就会明确。 然而,正如肯特(2005)所指出的那样,已经根据该提出的提案,该装置的量子状态将在更长时间内留在对应于不同成果的术语的叠加。 一个这样的提议是才建议才能在未经污染的国家涉及叠加足够不同的引力场(Diósi1987,PenRose 1989,1996)的叠加时进行状态减少。 另一个是Wigner的建议,即意识地意识到结果是诱导崩溃(Wigner 1961)。 这导致肯特叫折叠的地方漏洞。 人们可以考虑肯特的理论,这些理论的家庭因果量子理论 - 折叠是本地化事件的,并且崩溃的概率与包括其他坍塌的事件无关,包括从中的空间分离。 从标准量子理论的预测中,该分类的理论将不同,但是在这种理论和标准量子力学之间区分的测试需要一种设置,其中一个系统的整个实验从到达崩溃条件的崩溃条件发生时发生从实验中分离另一个。 如果实验终止,而不是触发检测器的情况,但是当结果之间的差异相当于质量配置的差异,足够大以对应于显着不同的引力场,那么,随着肯特,在写作时实验地利用实验(2005年)受到这种漏洞的影响。 Salart等人的实验。 (2008年)封闭了Penrose和Diósi的特定建议的漏洞,因为肯特(2018)指出,通过几个数量级的秩序改变PenRose-Diósi阈值将使它们与本实验的结果相兼容。 如果通过有意识的观察者对结果意识到崩溃条件,则没有尝试迄今为止已经解决了崩溃的位置漏洞。 参见肯特(2018),以获取因果量子理论可能对更严格的测试进行的方式提出。
3.3“当地现实主义”
它已成为常见的看法(规定辅助假设被接受),通过实验违规行为的理论类别是局部现实理论的阶级,而世界观被遗弃的是当地的现实主义。 使用这种术语的无处不在倾向于模糊,这不是所有使用它在同一意义上使用它的人; 此外,在使用短语时,并不总是清楚的是什么意思。
“局部现实理论”作为贝尔不等式实验试验目标的术语是由克劳瑟和区分(1978年)引入的,其中作为名为“客观的本地理论”的克劳斯和Horne(1974)的代名词。“ 这些是满足要素假设(F)的理论。 D'Espagnat(1979)和Mermin(1980)采用术语。 对于克劳师和区间现实主义是“一个哲学视图,根据该哲学视图,存在存在的外部现实,并且具有明确的性质,无论是某人的观察,是否观察到”(1978,1883)。 在类似的静脉中,D'Espagnat(1979)说,现实主义是“观察到的现象中规律的学说是由存在独立于人类观察者的某些物理现实”(158)引起的。 另一方面,MEREMIN采取现实主义,涉及我们称之为结果决定派(OD)的条件(OD):“因为我将在这里使用这个术语,本地现实主义认为可以将一个确定的值分配给即将测量的任何组件的即将测量的结果相关颗粒,是否实际执行该测量”(Mermin 1980,356)。 这并不是在克劳师和区间感的现实主义的承诺,他明确考虑随机局部现实理论。
MERMIN的感觉似乎最广泛应用于目前的文献。 从这个意义上讲,局部现实主义适用于钟实验的设置,相当于参数独立性(PI)和结果确定主义(OD)的结合。 现在,如果PI和OD保持,则确实如此,也是因子解体(f),因此钟声不等式。 但条件OD比所需要的强度强,因为PI的结合和严格较弱的条件OI也足够了。 因此,要说,违反贝尔不平等的行为排除了当地的现实理论,以“现实主义”被确定为结果决定歧视,这是真实的,但误导是真实的,因为它可能表明可以通过拒绝“现实主义”在结果确定主义的“现实主义”中保持局部。 但是,如果一个人接受补充假设,则必须迫使拒绝不仅仅是OD和PI的结合,而且较弱的因子病症,其不存在关于预定实验结果的假设。
如果两个感官被混淆,则会产生进一步的混乱。 这可能导致条件OD相当于形而上学的形而上学论文,其存在具有与人或其他药剂的认知无关的性质。 这将是一个错误,作为随机理论,在实验前的实验结果没有独特地确定,但是是一个机会问题,与形而上学论文完全相容。 偶尔发现文献中这种混合的痕迹; 参见,例如,D'Espagnat(1979)和Mermin(1981)。
对于其他作者来说,对现实主义的拒绝似乎主要是对运营主义的途径。 如果所有人都要求理论就是它为实验结果产生了正确的概率,避免了关于什么样的物理现实的所有问题引起这些结果,那么这削弱了导致贝尔定理的分析的动机。 在这种“现实主义”的意义上,它不是定理的假设,而是制定它的动机。
若干作者(特别是Norsen 2007; Maudlin 2014)认为,没有明确的“现实主义”,已经确定了这种情况,从这种意义上是贝尔不平等的衍生衍生的特殊预设(与A不同所有物理的预设)。 这些作者敦促拒绝当前普遍的普遍实践,说“当地现实主义”理论是贝尔不平等的实验测试的目标。 尽管如此,其他提交人认为,实际上,现实主义是一种真实主义是贝尔不等式推导的“现实主义”的感觉,尽管它们与现实主义涉及的是什么; 查看żukowski和Brukner(2014),Werner(2014),żukowski(2017)和别人(2017年)。
4.贝尔不等式的早期实验测试
对贝尔不等式的确凿实验试验的路径长,具有几个中间步骤。
第一个测试贝尔不等式的提案是由克劳瑟,Horne,Shimony和Holt(1969)制作的,因此建议对从初始原子状态产生的成对1和2是在原子级联中产生的光子总角度动量J = 0到具有J = 1的中间原子状态,以最终原子状态J = 0,如在用kocher和commins(1967)的用钙蒸汽进行的钙蒸汽进行的实验中(1967)。 所提出的测试是由Freedman和Clauser(1972)进行的。 通过FEEDMAN和CLAUSER获得的结果是与CHSH不平等允许的限制和与量子机械预测允许的限制标准偏差。 这是一个难度的实验,需要200小时的运行时间,比在贝尔不等式的最高次测试中长得多,这是能够使用激光来激发光子对的来源。
从那时起,已经进行了几十个实验以测试贝尔的不平等。 现在将参考一些最值得注意的人,以及对调查制品提供有关他人信息的参考。 对更新的实验讨论,以在早期钟实验中关闭两个严重漏洞,“检测漏洞”和“通信漏洞”将被保留为第5节。
HOLT和PIPKIN于1973年完成(HOLT 1973)的实验非常类似于Freedman和Clauser,而是检查在零核 - 旋转中91P1→73S1→63P0级联中产生的光子对Mercury-198使用电子轰击以将原子泵送到该级联中的第一状态后。 Holt和Pipkin的结果与CHSH不平等相当愉快,与量子机械预测的分歧近4个标准偏差 - 与Freedman和Clauser的结果相反。 由于这两个早期实验之间的差异,请使用相同的级联和激发方法,但使用相同的级联和激发方法,但不同的旋转汞,并且他的结果与量子的机械预测相同,但其结果与量子的机械预测相同违反了贝尔的不平等。 克劳斯人还提出了对HOLT-PIPKIN的异常结果的可能解释:含汞蒸气的玻璃槽的玻璃在应力下,因此是光学活性的,从而产生错误的偏振偏振的偏振的偏振。级联光子。
Fry和Thompson(1976)还使用不同的汞同位素和不同的级联,通过从窄带宽可调染料激光辐射辐射来进行Holt-pipkin实验的变种。 他们的结果也与量子的机械预测同意,并与贝尔的不平等急剧意外。 它们仅在80分钟内收集数据,因此激光器实现的高励磁速度。
20世纪70年代的四个实验 - 由Kasday-Ullman-Wu,Faraci-Gutkowski-NoTarigo-Pennisi,Wilson-Lowe-Butt,以及Bruno-d'Agostino-Maroni - 使用的Photon对在正电子湮灭而不是梯级光子中生产。 其中,除Faraci等人之外。 与量子机械预测和贝尔不等式的不同意见,得到了良好的一致性。 对这些实验的讨论是在审查制品中给予的审查制品(1978年),他们认为这些实验比使用级联光子的人更令人信服,因为它们依赖于更强的辅助假设。
使用具有两个出口通道的偏振分析仪的第一实验,从而实现第2节中设想的理论方案,在20世纪80年代初进行,通过方面,格兰杰和Roger(1982),来自激光激发钙原子的级联光子。 结果证实了对贝尔不平等的量的预测比其所有前辈更大地满足贝尔不等式,实验结果偏离了贝尔不等式的上限40次标准偏差。 旨在旨在关闭通信漏洞的方面,旨在在第5节中讨论一个实验。历史文章(1992)审查了这些实验,并调查了Shih和Alley的实验,由ou和曼德尔,稀有和拍打和其他人使用光子对,在非线性晶体中通过下转换产生的相关线性动矩。 讨论更新的钟测试可以在审查论文中找到(Zeininger 1999,Genovese 2005,2016)。
贝尔试验中是最常见的物理系统,因为它们相对容易产生和分析,但是使用其他系统进行了实验。 Lamehi-Rachti和Mittig(1976)通过低能量散射制备的质子对中测量旋转相关性。 他们的结果与量子机械预测和违反贝尔的不平等相同,但如在正向实验中,必须进行强烈的辅助假设。
钟测试的结果提供了由2个或更多个成分组成的许多量子系统的初始缠结的显着确认。 实际上,首先确认纠缠狂欢的贝尔的工作,因为博客和阿哈托诺夫(1957)展示了吴和谢诺夫(1950)的结果,康普顿散射在正电子湮灭中产生的光子对,已经展示了光子对的缠结。
5.通信和检测漏洞及其补救措施
5.1通信漏洞及其补救措施
贝尔不平等所有变体的推导依赖于受相对论因果关系的独立条件。 在贝尔不平等的早期测试中,这是合理的,因为这些条件非常满足,因为实验的1和2臂在实验室参考的实验室内分开。 然而,这种满足是由任何物理法保证不保证的不服用,因此它的分析仪的设置和其检测或非检测的设置可以影响分析和检测或非检测的结果,并相反地。 这是通信漏洞,早期钟测试易感。 通过确保两种系统的实验在空间分离时进行解决。
方面,Dalibard和Roger(1982)公布了实验的结果,其中光子1和2的分析仪的取向的选择是如此迅速地进行,使得它们是具有空间分离的事件。 分析仪本身没有物理修改。 相反,由超声波激发驻波的水瓶的开关,其中将静置波置于光子1和2的路径中。当波被关闭时,光子在分别定向的偏振分析器的衍射阶数中传播到偏振分析仪中角度A和B,并且当它在光子上以第一阶的第一阶传播到分别以角度A'和B'的偏振分析仪传播。 方向的完整选择分别需要时间间隔6.7 ns和13.37ns,远小于信号在交换机之间行驶的信号所需的43 ns,以便在特殊的相对论理论之间。 Prima Facie合理,合理的是独立条件满足,因此计算速度与量子机械预测的易于同意的速度达成了贝尔不等式的驳斥,从而涉及需要它的理论家庭。 然而,实验中有几种缺陷。 首先,分析仪的取向的选择不是随机的,而是由QuaSiodic建立和拆除每个开关中的站立声波的控制。 根据每个分析仪的聪明隐藏变量可以发明种情景可以感应地推断由控制另一个分析仪的开关所做的选择,并根据其决定传输或阻挡入射光子进行调整。 此外,使用重合计数技术来通过各自的分析仪检测1和2的关节传输,并且该技术建立了一种可能影响检测率的电子链路。 并且由于开关的孔的有限尺寸的孔径围绕布拉格角的孔角的扩散,导致对输出光子的不可忽略百分比的方向的控制丧失。
Tittel,Brendel,Zbinden和Gisin(1998)的实验并没有直接解决通信漏洞,而是对这个问题间接抛出一些光线,并且还提供了有关维持一对颗粒之间缠结的戏剧性的戏剧性证据分开很好。 在日内瓦生成的两对光子并通过电缆传输,每单位长度丢失光子的概率非常小,在日内瓦郊区的两个分析站中,位于一个大圆圈10.9公里。 计数率与量子力学的预测并违反了CHSH不平等。 没有采取预防措施,以确保两种分析仪的取向选择是具有空间分离的事件。 两种分析站之间的远方使得难以怀疑符合困境的合理情景,这将违反贝尔的独立条件。 此外 - 这是似乎捕获了物理学家的想象力的特征 - 这个实验比以往任何时候都更大地分离了分析仪,从而提供了Schrödinger(1935)的刺激,即纠缠是一种纠缠可能会带来空间分离。 最近,即使在144公里的距离(Scheidl等,2010),也是在2017年的距离卫星传输的距离,贝尔不等式违规行为(Scheidl等,2010),距离卫星传输(Yin等人,2017年)。
仔细结束通信漏洞的实验是Weihs,Jennwein,Simon,Weinfurter和Zeinger(1998)的实验。 用于测试贝尔不等式的对系统是缠绕偏振状态的光子对
|ψ⟩=
1
√
2
(|h⟩1|v⟩2-|v⟩1|h⟩2),
其中Ket |h⟩代表水平极化和|v⟩表示垂直极化。 每个光子对由激光束的光子通过非线性晶体中的下转换过程产生。 女儿光子的动脉和所在的方向是严格相关的,这确保了对对两个光纤的孔(非常小)的不可忽略的比例,如在Tittel等人的实验中也实现的那样。光子对输送的两个站点分开是400米,距离真空横穿1.3μs的距离。 从光纤出现的每个光子进入固定的双通道偏振器(即,其出口通道是普通射线和非凡的光线)。 从每个偏振器的上游是电光调制器,其通过与施加到调制器的电压成比例的角度导致横向光子的偏振的旋转。 每个调制器由来自非常快速的发电机的放大来控制,该发电机随机地导致横向光子的偏振的两个旋转之一。 实验布置的基本特征是施加到光子1和2的发电机是电子独立的。 1和2的偏振的旋转是有效的,与随机旋转的偏振器和快速旋转在两个可能的取向A和A'和A'和两个可能的方向B和B'之间输入的偏振器之间的偏振器。 每个偏振器的两个出口通道中的每一个的输出转到单独的检测器,并且通过原子钟将“时间标签”连接到每个检测到的光子。 通过将时间标签进行比较并保持实验统计数据来收集所有检测,仅对实验统计数据进行重复来进行重合计数,其标签彼此足够接近,以在单个下转换过程中指示共同的原点。 意外巧合也将进入,但这些计算结果相对不常见。 该重合计数的该过程消除了在发生检测的1的检测器和检测器之间的电子连接,同时进行检测,该检测器可以想到可能导致两个站之间的信息的误差转移。 每个光子的路径中的所有电子和光学处理的总时间,包括随机发生器,电光调制器和检测器,保守地计算为小于100ns,这远小于两者之间的光信号所需的1.3μs站。