قضیه بل: تفاوت میان نسخه‌ها

آمایشات بل برای تحقیق صحت اثر ]]در هم تنیدگی در مكانیكمکانیک كوانتوم،کوانتوم، با استفاده از نوعی از قضیه بل طراحی شده است. جان بل اولین نوع نامساوی را در مقاله خود با عنوان "پارادوكسپارادوکس انیشتین-پودولسكیپودولسکی-روزن"چاپ كردکرد. نظریه بل بیان می كندکند كهکه نامساوی بل باید از همهٔ نظریه های متغیرهای نهان جایگزیده [[پیروی کند اما در شرایط خاصی توسط مکانیک کوانتوم نقض می شود. عبارت "نامساوی بل " برای هر کدام از نامساوی ها به کار می رود– در اصل در آزمایشات واقعی، نامساوی CHSH و CH74، نامساوی اصلی ای که]] جان بل[[ اثبات كردکرد نیستند. این نا مساوی ها، محدودیتهایی بر نتایج آماری آزمایشاتی كهکه در آنها مجموعه ذرات در بر هم كنشکنش ها شركتشرکت می كنندکنند و جدا می شوند، اعمال می كندکند. یكیک آزمایش بل برای تحقیق در اینكهاینکه آیا جهان واقع از نامساوی بل پیروی می كندکند یا نه طراحی شده است. چنین آزمایشاتی بر اساس آن كهکه آنالایزر ها یكیک یا دو خروجی دارند، به دو گروه تقسیم می شوند.

هدایت اپتیكیاپتیکی آزمایش بل

در عمل، بیشتر آزمایشات واقعی از نوری كهکه فرض می شود فتون های ذره گونه را منتشر می كنند،کنند، استفاده كردهکرده اند، تا اتمهایی كهکه بل در اصل در ذهن داشت. كمیتکمیت مورد علاقه، در بهترین آزمایشات شناخته شده، جهت پلاریزاسیون است، گرچه كمیتکمیت های دیگر نیز می توانند مورد استفاده قرار بگیرند.

یكیک آزمایش CHSH متداول(دو كانالهکاناله)

نمودار روبرو یكیک آزمایش اپتیكیاپتیکی دو كانالهکاناله از نوعی كهکه آلن اسپه به عنوان الگویی در 1982 طرح كرد،کرد، است(اسپه 1982-a). هم زمانی ها(آشكارآشکار سازی های هم زمان)‌ثبت می شوند، نتایج به صورت '++', '+−', '−+' '−−' دسته بندی می شوند و مقادیر مرتبط با هم محاسبه می شوند.

شاخه های b′ ,a, a′, b در عمل به ترتیب 0، 45، 22.5 و 67.5 درجه هستند(زوایای آزمایش بل). اینها یكییکی از حالتهایی هستند كهکه فرمالیسم مكانیكمکانیک كوانتومیکوانتومی بیشترین تضاد را با نامساوی دارد.

منبع S جفت فتون هایی تولید می كندکند كهکه در دوجهت مخالف فرستاده می شوند

هر فتون وارد یكیک كانالکانال پلارایزرمی شود كهکه جهت پلارایزر به وسیله آزمایشگر

مشخص میشود.سیگنال تولید شده آشكارآشکار می شود و هم زمانی ها به وسیله مانیتور(CM)محاسبه می شوند

برای هر كدامکدام از مقادیر انتخابی a و b مقادیر هم زمانی در هر دسته (N++, N--, N+- ,N-+) ثبت می شوند. بنابر این تخمین تجربی برای E(a, b) این چنین محاسبه می شود:

هنگامی كهکه همه چهار E تخمین زده شدند، یكیک تخمین تجربی از آزمون به دست می آید:

اگر s از نظر عددی بزرگتر از 2، كهکه نامساوی CHSH می دهد باشد، آزمایش پیش گویی مكانیكمکانیک كوانتومکوانتوم را تایید می كندکند و تمام نظریه های متغیر های نهان جایگزیده را رد می كندکند.

اگر چه برای توجیه استفاده از آزمایش 2 یكیک فرض مهم باید در نظر گرفته شود. فرض شده است كهکه جفتهای نمونهٔ آشكارآشکار شده، باز نمای جفت های منتشر شده از منبع هستند.

یكیک آزمایش CH74 معمول(یكیک كانالهکاناله )

قبل از 1982 تمام تست های بل واقعی از پلارایزرهای "تكتک كانالهکاناله" و نامساوی های متعددی كهکه برای این چیدمان طراحی شده بود، استفاده می شد.

آزمایش دوم در مقاله بسیار ذكرذکر شده كلازرکلازر (Clauser)، هورن(Horne)، شیمونی(Shimony) و هلت(Holt)، یكیک آزمایش مناسب برای كاربردکاربرد عملی است. مانند آزمون CHSH، چهار زیرآزمایش وجود دارد كهکه در هر كدام،کدام، هر یكیک از پلارایزرها یكییکی از دو شكلشکل ممكنممکن را می گیرند، اما در عوض در زیر آزمایشات دیگر یكییکی یا هر دوی پلارایزرها حذف هستند. مقادیر مانند قبل محاسبه می شوند و برای تخمین تست به كارکار می روند.

اگر s بیشتر از 0 باشد آنگاه تجربه، نامساوی بل را نقض و بنابراین عینیت جایگزیده را رد می كندکند.

تنها فرض نظری (به جز فرض اساسی بل در مورد وجود متغیرهای نهان محدود) كهکه در استخراج معادله 3 وجود دارد این است كهکه هنگامی كهکه یكیک پلارایزر قرار داده می شود، احتمال آشكارآشکار شدن هیچ فوتونی افزایش نمی یابد. "هیچ ارتقایی" وجود ندارد.

علاوه بر فرضهای نظری، برخی فرضهای عملی نیز در نظر گرفته شده است. به عنوان مثال، ممكنممکن است برخی هم زمانی های تصادفی، علاوه بر آنچه كهکه مورد نظر ما است وجود داشته باشد. این طور فرض شده كهکه هیچ عدم توازنی با كمکم كردنکردن این اعداد تخمینی در دو طرف ایجاد نمی شود، اما هیچ كسکس درستی این فرض را بدیهی نمی داند. ممكنممکن است برخی مشكلاتمشکلات هم زمانی (ابهام در ثبت جفت ها) وجود داشته باشد كهکه ناشی از این حقیقت است كهکه آنها در عمل دقیقا در یكیک زمان آشكارآشکار نمی شوند.

برخلاف این ناكارآمدیناکارآمدی ها در آزمایش های واقعی، یكیک واقعیت خرد كنندهکننده ظاهر می شود: با تقریب بسیار خوبی نتایج موافق با پیش بینی های مكانیكمکانیک كوانتومیکوانتومی هستند. هنگامی كهکه آزمایش های ناقص چنین موافقت فوق العاده ای با پیشگویی های كوانتومکوانتوم به ما می دهند، بسیاری از فیزیكدانانفیزیکدانان كوانتومیکوانتومی با جان بل موافقند كهکه اگر یكیک آزمون بل بی عیب انجام شود، نامساوی های بل همچنان نقض می شوند. این گرایش، منجر به ظهور یكیک زیر شاخه جدید در فیزیكفیزیک شده كهکه اكنوناکنون با عنوان تئوری اطلاعات كوانتومیکوانتومی شناخته می شود. یكییکی از دست آوردهای مهم این شاخه جدید فیزیكفیزیک این است كهکه نقض نامساوی های بل، به امكانامکان انتقال مطمئن اطلاعات منجر می شود كهکه از رمز نگاری كونتومیکونتومی استفاده می كندکند. (شامل حالتهای تنیدهٔ جفت ذرات)

در طول 30 سال گذشته تا كنون،کنون، تعداد زیادی از آزمایش های بل انجام شده است. این آزمایش ها(تحت چند فرض ، كهکه اغلب منطقی فرض شده اند) نظریه كوانتومکوانتوم را تایید كردهکرده اند و نتایجی داده اند كهکه نمی توانند به وسیله نظریات متغیر های نهان جایگزیده توضیح داده شوند. پیشرفتها ی تكنولوژی،تکنولوژی، منجر به بهبود های قابل توجهی در كارکار آرایی و همچنین گسترده شدن روش های آزمون تئوری بل شده است.

''فریدمن و كلازر،کلازر، 1972''

این اولین آزمون وافعی بل بود كهکه در آن نام مساو ی فرید من، نوع دیگری از نامساوی CH74، به كارکار رفته است.

اسپه و تیمش در ارسهٔ پاریس، سه آزمون بل را با استفاده از منبع كلسیمکلسیم انجام دادند. در اولی و آخری از نامساوی CH74 استفاده كردندکردند. ِآزمایش دوم، اولین كاربردکاربرد نامساوی CHSH بود. CHSH سومین و مشهورترین نامساوی بود كهکه هنگام پرواز فوتون ها، بین دو چیدمان در دو طرف انتخاب می كردکرد.

آزمایش های بل در 1998 در ژنو نشان داد كهکه فاصله در هم تنیدگی را خراب نمی كندکند. نور قبل از تحلیل از فاصله ای بیش از چند كیلومترکیلومتر از میان فیبر نوری فرستاده شد. مانند تقریبا تمام آزمون های بل از حدود 1985، از یكیک منبع "پارامتری برگشت پذیر" استفاده شد.

''آزمایش ویز در شرایط " كاملاکاملا جایگزیده انیشتین"''

در 1998 گریگور ویز و یكیک تیم به رهبری آنتون زلینگر در اینس بروك،بروک، یكیک آزمایش هوشمندانه را طراحی كردندکردند كهکه با بهبود آزمایش اسپه در 1982 ایراد جایگزیدگی را رفع كردندکردند. انتخاب آشكارآشکار ساز، برای اطمینان از تصادفی بودن، به وسیله یكیک روش كوانتومیکوانتومی انجام می شد. این آزمون، نامساوی CHSH را با انحراف معیار بیش از 30 نقض می كندکند در حالی كهکه منحنی های هم زمانی با پیش بینی های نظریه كوانتومکوانتوم مطابقت دارند.

این اولین آزمایش از نوع جدید آزمایشات بل با بیشتر از دو ذره است، این آزمایش از حالتی به نام CHZ سه ذره ای استفاده می كندکند كهکه در Nature(2000) گزارش شده است.

نویسندگانش نتایج شان را به عنوان "واقعیت بدون ترجیح" تفسیر می كنندکنند و بنابراین به مكانیكمکانیک كوانتومیکوانتومی اجازه می دهد كهکه جایگزیده اما "غیر واقعی" باشد. اگرچه در واقع آنها یكیک گروه خاص از نظریات غیر جایگزیده را كهکه توسط آنتونی لگت پیشنهاد شده بود قانونمند كردهکرده بودند.

این آزمایش یكیک نقص را با 18 كیلومترکیلومتر جدا كردنکردن آشكارآشکار سازها برطرف كرد،کرد، كهکه اجازه كاملکامل شدن اندازه گیری حالت كوانتومیکوانتومی را می داد پیش از آن كهکه اطلاعات بتوانند بین دو آشكارآشکار ساز مبادله شوند.

با وجود سری مدام شكشک بر انگیز آزمایشات بل، جامعه فیزیكدانانفیزیکدانان در كلکل معتقدند كهکه واقعیت جایگزیده غیر قابل قبول است، هنوز منتقدانی وجود دارند كهکه معتقدند نتایج هر یكیک از آزمایشاتی كهکه تا كنونکنون نامساوی بل را نقض می كردهکرده می تواند لااقل از لحاظ تئوری، بر اساس ایرادهایی در مراحل آزمایش، طرح آزمایش، یا ناكارناکار آمدی ابزار های آزمایش توضیح داده شوند. این امكانامکان ها به عنوان نقایص معرفی می شوند. مهمترین نقص مربوط به آشكارآشکار سازی است، به این معنی كهکه ذرات همیشه در دو سمت آزمایش آشكارآشکار نمی شوند. ممكنممکن است كهکه "ارتباط كوانتومیکوانتومی "( همان نتایج آزمایش) با مرتبط كردنکردن آشكارآشکار سازی با تركیبیترکیبی از متغیر های نهان و چیدمان آشكارآشکار ساز مهندسی شده باشد. آزمایشگر ها بار ها گفته اند كهکه آزمون های بدون نقص در آینده ای نزدیكنزدیک قابل انتظار است (گارسیا پاترون). از طرف دیگر، برخی محققان یادآوری كردهکرده اند كهکه این یكیک امكانامکان منطقی است كهکه فیزیكفیزیک كوانتومیکوانتومی خود از هنگام استفاده آن تا كنون،کنون، از آزمون پذیری بدون نقص خوداری كردهکرده است.