Bells teorem (som det nu kallas) visar att oavsett den verkliga närvaron i den kvantmekaniska teorin av några dolda parametrar som påverkar alla fysiska egenskaper hos en kvantpartikel , är det möjligt att genomföra ett serieexperiment , de statistiska resultaten av som kommer att bekräfta eller motbevisa förekomsten av sådana dolda parametrar i kvantmekanisk teori. Relativt sett kommer det statistiska förhållandet i ett fall inte att vara mer än 2:3, och i det andra - inte mindre än 3:4.
Nobelpristagaren Gerard 't Hooft ifrågasatte giltigheten av Bells teorem på grundval av möjligheten av superdeterminism och gav några idéer för att bygga lokala deterministiska modeller. [ett]
Bells ojämlikheter uppstår när man analyserar ett experiment som Einstein-Podolsky-Rosen- experimentet utifrån antagandet att den probabilistiska karaktären hos kvantmekanikens förutsägelser beror på närvaron av dolda parametrar, det vill säga beskrivningens ofullständighet. Förekomsten av en sådan parameter skulle innebära giltigheten av begreppet lokal realism . I detta fall, även före mätningen, kan ett kvantobjekt kännetecknas av ett visst värde av någon fysisk kvantitet, till exempel genom projicering av spinnet på en fast axel.
Beräkningen av sannolikheterna för olika mätresultat enligt kvantmekanikens lagar leder till ett brott mot Bells ojämlikheter. Därför, om vi absolut tror på kvantmekanik, måste antagandet om "lokal realism" förkastas. Lokal realism verkar dock så naturlig att experiment har satts upp för att testa Bells ojämlikheter. Uppfyllelsen av dessa ojämlikheter har verifierats av olika grupper av vetenskapsmän. Det första resultatet publicerades av Alain Aspe et al. Det visade sig att Bells ojämlikheter kränks. Följaktligen, den vanliga idén att de dynamiska egenskaperna hos en kvantpartikel som observeras under mätningen faktiskt existerar redan innan mätningen visar sig vara felaktig, och mätningen eliminerar bara vår okunnighet om vilken egenskap som äger rum.
Den 1 november 2010 publicerades en artikel av Scheidl et al [2] i Proceedings of the National Academy of Sciences , som beskriver experiment utförda i juni-juli 2008 på Kanarieöarna Palma och Teneriffa , vars avstånd mellan dessa är 144 km. Ett par intrasslade fotoner genererades på Palma , varav en sedan överfördes genom en 6 km lång lindad fiber till Alice-detektorn som var placerad nära källan (fördröjning 29,6 μs), och den andra sändes genom det fria till Bob-detektorn ligger på Teneriffa (fördröjning 479 µs). En elektronisk fördröjning infördes också i Bob-detektorn, så att i koordinatsystemet för en imaginär observatör som flyger parallellt med en av fotonerna från Palma på Teneriffa inträffade detektionshändelserna ungefär samtidigt. Därmed lyckades försöksledarna täppa till kryphål för lokal realism och valfrihet i alla koordinatsystem.
Fyra mätningar på 600 s vardera gjordes, 19 917 fotonpar upptäcktes, Bells ojämlikhet kränktes med en konfidensnivå som översteg 16 standardavvikelser (2,37 ± 0,02, medan det begränsande maxvärdet är 2,828).
Författarna tror att deras experiment motbevisar en stor klass av deterministiska teorier, och lämnar bara de som är praktiskt taget omöjliga att antingen bekräfta eller motbevisa experimentellt, nämligen teorier som låter dig resa i tiden till det förflutna och utföra handlingar där, såväl som teorier. av "superrealism" ("superdeterminism"), enligt vilken det avlägsna gemensamma förflutna före uppkomsten av ett intrasslat par på förhand bestämmer både dess beteende och alla dolda variabler som är förknippade med dess upptäckt.
Under 2015 testades Bells ojämlikheter av olika team av forskare med ytterligare försiktighetsåtgärder mot eventuell överföring av dolda parametrar. Resultaten av experimenten är oförenliga med teorin om lokala dolda parametrar [3] [4] [5] [6] .
| Inledande parametrar a och b | Det uppmätta värdet för Bell-parametern S exp bör vara < 2,82 | Vem kollade |
|---|---|---|
| Vald i det förflutnas ljuskägla med avseende på emissionspunkten * | 2,28 ± 0,04 | Experiment med statiska inställningar, t.ex. Friedman och Clauser [7] |
| Byt med jämna mellanrum ** | 2,23±0,05 | Aspe et al. [8] |
| Slumpmässigt vald i framtidens ljuskon med avseende på emissionspunkten *** | 2,23 ± 0,09 | Weiss et al. [9] |
| Rumsligt avstånd från källan | 2,37 ± 0,02 | Scheidl et al. [10] |