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Variabili quantistiche nascoste: è possibile trovare un modello perfetto per spiegare le misurazioni quantistiche?
Nell'interpretazione della meccanica quantistica, una teoria delle variabili nascoste locali è una teoria delle variabili nascoste che soddisfa il principio di località. Questi modelli tentano di spiegare il carattere stocastico della meccanica quantistica attraverso variabili potenziali ma inaccessibili, con il requisito aggiuntivo che gli eventi distanti siano statisticamente indipendenti. Il fisico John Stuart Bell esplorò il significato matematico dell'entanglement quantistico nel 1964, dimostrando che un'ampia classe di teorie locali sulle variabili nascoste non potevano riprodurre le correlazioni tra le misurazioni previste dalla meccanica quantistica, un risultato che fu successivamente adottato. Una serie di dettagliati esperimenti di Bell lo confermarono .
Modello a qubit singolo
A partire dalla dimostrazione di Bell, c'è una serie di teoremi correlati che mostrano che la meccanica quantistica è incompatibile con le variabili nascoste locali. Tuttavia, come ha dimostrato Bell, insiemi ristretti di fenomeni quantistici possono essere simulati utilizzando modelli a variabili nascoste locali. Bell ha fornito un modello a variabile nascosta locale per misurare una particella con spin 1/2, nota nella teoria dell'informazione quantistica come un singolo qubit. Questo modello fu successivamente semplificato da N. David Melmin e un modello correlato fu proposto poco dopo da Simon B. Kocken e Ernst Speck. L'esistenza di questi modelli è legata al fatto che il teorema di Gleason non si applica ai singoli qubit.
Stato quantico Double Born
Bell ha anche sottolineato che prima di questo, le discussioni sull'entanglement quantistico si concentravano principalmente sulla situazione in cui i risultati della misurazione di due particelle sono completamente correlati o completamente anti-correlati. Questi casi speciali possono anche essere spiegati da variabili nascoste locali. Per gli stati separabili di due particelle, esistono semplici modelli a variabili nascoste che gestiscono qualsiasi misurazione delle due parti. Sorprendentemente, per alcuni stati quantistici, anche l’intera gamma delle misurazioni di von Neumann può essere descritta da modelli a variabili nascoste. Sebbene questi stati siano intrecciati, non violano alcuna disuguaglianza di Bell.
Il cosiddetto stato Werner è un tipo di stato a parametro singolo invariante rispetto a qualsiasi trasformazione.
Per due qubit, questi stati sono i cosiddetti monomeri di rumore, espressi matematicamente come ϱ = p |ψ− ⟨ψ−| + (1 - p)I/4, Il monomero è definito come p ≤ 1/2 e se p > 1/3 allora sono considerati entangled. Sono stati stabiliti anche modelli a variabili nascoste per gli stati di Werner che coinvolgono misurazioni positive con valori dell'operatore, non limitati alle misurazioni di von Neumann, anche per stati massimamente entangled con rumore, ed estensibili a stati simplex arbitrari con rumore bianco di mix. Oltre al sistema dual-Bonn ci sono risultati anche per il caso multi-Bonn.
Variabili dipendenti dal tempo
In precedenza erano state proposte alcune nuove ipotesi riguardo al ruolo del tempo nella costruzione di teorie sulle variabili nascoste. Un approccio, proposto da K. Hess e W. Philippe, si basa sulle possibili conseguenze della dipendenza temporale delle variabili nascoste, tuttavia questa ipotesi è stata criticata da Richard D. Gill, Gregor Vichys, critica da Anton Zeilinger e Marek Zukovsky;
Conclusione
Con il progresso della ricerca sulla meccanica quantistica, la teoria delle variabili locali nascoste rimane un'area controversa. Le scoperte finora hanno innescato una riflessione profonda sul mondo quantistico. L’esplorazione futura sarà in grado di trovare un modello perfetto per spiegare le misurazioni quantistiche Ci sono ancora molte lacune inspiegabili e infinite possibilità?
