قضیه بل: تفاوت میان نسخه‌ها

نمودار روبرو یک آزمایش اپتیکی دو کاناله از نوعی که آلن اسپه به عنوان الگویی در ۱۹۸۲ طرح کرد، است(اسپه ۱۹۸۲-a). هم زمانیهم‌زمانی ها(آشکار سازی‌های هم زمان)ثبت می‌شوند، نتایج به صورت '++'، '+−'، '−+' '−−' دسته بندی می‌شوند و مقادیر مرتبط با هم محاسبه می‌شوند.

مشخص می‌شود.سیگنال تولید شده آشکار می‌شود و هم زمانی‌هاهم‌زمانی‌ها به وسیله مانیتور(CM)محاسبه می‌شوند

برای هر کدام از مقادیر انتخابی a و b مقادیر هم زمانیهم‌زمانی در هر دسته (N++، N--، N+- ،N-+) ثبت می‌شوند. بنابراین تخمین تجربی برای E(a، b) این چنین محاسبه می‌شود:

اگر s از نظر عددی بزرگتر از ۲، که نامساوی CHSH می دهدمی‌دهد باشد، آزمایش پیش‌گویی مکانیک کوانتوم را تأیید می‌کند و تمام نظریه‌های متغیرهای نهان جایگزیده را رد می‌کند.

علاوه بر فرضهای نظری، برخی فرضهای عملی نیز در نظر گرفته شده‌است. به عنوان مثال، ممکن است برخی هم زمانی‌هایهم‌زمانی‌های تصادفی، علاوه بر آنچه که مورد نظر ما است وجود داشته باشد. این‌طور فرض شده که هیچ عدم توازنی با کم کردن این اعداد تخمینی در دو طرف ایجاد نمی‌شود، اما هیچ کس درستی این فرض را بدیهی نمی‌داند. ممکن است برخی مشکلات هم زمانیهم‌زمانی (ابهام در ثبت جفت ها) وجود داشته باشد که ناشی از این حقیقت است که آن‌ها در عمل دقیقاً در یک زمان آشکار نمی‌شوند.

برخلاف این ناکارآمدی‌ها در آزمایش‌های واقعی، یک واقعیت خردکننده ظاهر می‌شود: با تقریب بسیار خوبی نتایج موافق با پیش بینی‌هایپیش‌بینی‌های مکانیک کوانتومی هستند. هنگامی که آزمایش‌های ناقص چنین موافقت فوق العاده‌ای با پیشگویی‌های کوانتوم به ما می دهند، بسیاری از فیزیکدانان کوانتومی با جان بل موافقند که اگر یک آزمون بل بی عیب انجام شود، نامساوی‌های بل همچنان نقض می‌شوند. این گرایش، منجر به ظهور یک زیر شاخه جدید در فیزیک شده که اکنون با عنوان تئوری اطلاعات کوانتومی شناخته می‌شود. یکی از دست آوردهای مهم این شاخه جدید فیزیک این است که نقض نامساوی‌های بل، به امکان انتقال مطمئن اطلاعات منجر می‌شود که از رمز نگاری کوانتومی استفاده می‌کند. (شامل حالتهای تنیدهٔ جفت ذرات)

در طول ۳۰ سال گذشته تا کنون، تعداد زیادی از آزمایش‌های بل انجام شده‌است. این آزمایش ها(تحت چند فرض، که اغلب منطقی فرض شده اند) نظریه کوانتوم را تأیید کرده اندکرده‌اند و نتایجی داده اندداده‌اند که نمی‌توانند به وسیله نظریات متغیرهای نهان جایگزیده توضیح داده شوند. پیشرفتها ی تکنولوژی، منجر به بهبودهای قابل توجهی در کار آرایی و همچنین گسترده شدن روش‌های آزمون تئوری بل شده‌است.

در ۱۹۹۸ گریگور ویز و یک تیم به رهبری آنتون زلینگر در اینس بروک، یک آزمایش هوشمندانه را طراحی کردند که با بهبود آزمایش اسپه در ۱۹۸۲ ایراد جایگزیدگی را رفع کردند. انتخاب آشکار ساز، برای اطمینان از تصادفی بودن، به وسیله یک روش کوانتومی انجام می شد. این آزمون، نامساوی CHSH را با انحراف معیار بیش از ۳۰ نقض می‌کند در حالی که منحنی‌های هم زمانیهم‌زمانی با پیش بینی‌هایپیش‌بینی‌های نظریه کوانتوم مطابقت دارند.

نویسندگانش نتایج شان را به عنوان "واقعیت بدون ترجیح" تفسیر می‌کنند و بنابراین به مکانیک کوانتومی اجازه می دهدمی‌دهد که جایگزیده اما "غیر واقعی" باشد. اگرچه در واقع آن‌ها یک گروه خاص از نظریات غیر جایگزیده را که توسط آنتونی لگت پیشنهاد شده بود قانونمند کرده بودند.

با وجود سری مدام شک بر انگیز آزمایش‌های بل، جامعه فیزیکدانان در کل معتقدند که واقعیت جایگزیده غیر قابلغیرقابل قبول است، هنوز منتقدانی وجود دارند که معتقدند نتایج هر یک از آزمایش‌هایی که تاکنون نامساوی بل را نقض می‌کرده می‌تواند لااقل از لحاظ تئوری، بر اساس ایرادهایی در مراحل آزمایش، طرح آزمایش، یا ناکار آمدی ابزارهای آزمایش توضیح داده شوند. این امکان‌ها به عنوان نقایص معرفی می‌شوند. مهمترینمهم‌ترین نقص مربوط به آشکارسازی است، به این معنی که ذرات همیشه در دو سمت آزمایش آشکار نمی‌شوند. ممکن است که "ارتباط کوانتومی "( همان نتایج آزمایش) با مرتبط کردن آشکارسازی با ترکیبی از متغیرهای نهان و چیدمان آشکار ساز مهندسی شده باشد. آزمایشگرها بارها گفته اندگفته‌اند که آزمون‌های بدون نقص در آینده‌ای نزدیک قابل انتظار است (گارسیا پاترون). از طرف دیگر، برخی محققان یادآوری کرده اندکرده‌اند که این یک امکان منطقی است که فیزیک کوانتومی خود از هنگام استفاده آن تا کنون، از آزمون‌پذیری بدون نقص خوداری کرده‌است.