Language
Country/Area
No result found
Скрытые квантовые переменные: можем ли мы найти идеальную модель для объяснения квантовых измерений?
В интерпретации квантовой механики локальная теория скрытых переменных — это теория скрытых переменных, которая удовлетворяет принципу локальности. Эти модели пытаются объяснить стохастический характер квантовой механики с помощью потенциальных, но недоступных переменных, с дополнительным требованием, чтобы отдаленные события были статистически независимыми. Физик Джон Стюарт Белл исследовал математическое значение квантовой запутанности в 1964 году, продемонстрировав, что широкий класс теорий локальных скрытых переменных не может воспроизвести корреляции между измерениями, предсказанными квантовой механикой, и этот результат был позже принят. Серия подробных экспериментов Белла подтвердила это. .
Модель с одним кубитом
Начиная с доказательства Белла, существует ряд связанных теорем, показывающих, что квантовая механика несовместима с локальными скрытыми переменными. Однако, как показал Белл, ограниченный набор квантовых явлений можно моделировать с помощью моделей локальных скрытых переменных. Белл представил модель локальной скрытой переменной для измерения частицы со спином 1/2, известной в квантовой теории информации как одиночный кубит. Позднее эта модель была упрощена Н. Дэвидом Мелмином, а вскоре после этого аналогичная модель была предложена Саймоном Б. Кокеном и Эрнстом Спеком. Существование этих моделей связано с тем, что теорема Глисона неприменима к одиночным кубитам.
Квантовое состояние двойного Борна
Белл также отметил, что до этого дискуссии о квантовой запутанности в основном фокусировались на ситуации, когда результаты измерений двух частиц либо полностью коррелированы, либо полностью антикоррелированы. Эти особые случаи также можно объяснить с помощью локальных скрытых переменных. Для разделимых состояний двух частиц существуют простые модели скрытых переменных, которые позволяют выполнять любые измерения двух сторон. Удивительно, но для некоторых квантовых состояний даже весь диапазон измерений фон Неймана может быть описан моделями скрытых переменных. Хотя эти состояния запутаны, они не нарушают никаких неравенств Белла.
Так называемое состояние Вернера — это тип однопараметрического состояния, инвариантного к любому преобразованию.
Для двух кубитов эти состояния представляют собой так называемые шумовые мономеры, математически выражаемые как ϱ = p |ψ− ⟨ψ−| + (1 - p)I/4, Мономер определен как |ψ− = 1/√2 (|01 - |10 ). Рейнхард Ф. Вернер показал условия, при которых эти состояния допускают модели скрытых переменных, где p ≤ 1/2, а если p > 1/3, то они считаются запутанными. Модели скрытых переменных также были созданы для состояний Вернера, включающих положительные измерения с операторными значениями, не ограничиваясь измерениями фон Неймана, даже для максимально запутанных состояний с шумом, и расширяемые до произвольных симплексных состояний с белым шумом смеси. Помимо двойной боннской системы, имеются результаты и для многобоннского случая.
Переменные, зависящие от времени
Ранее были предложены некоторые новые гипотезы относительно роли времени в построении теорий скрытых переменных. Один подход, предложенный К. Хессом и В. Филиппом, основан на возможных последствиях зависимости скрытых переменных от времени, однако эта гипотеза подверглась критике со стороны Ричарда Д. Гилла, Грегора Вишиса, критики Антона Цайлингера и Марека Жуковского;
Заключение
По мере развития исследований в области квантовой механики теория локальных скрытых переменных остается спорной областью. Открытия, сделанные к настоящему моменту, заставили задуматься о квантовом мире. Смогут ли будущие исследования найти идеальную модель для объяснения квантовых измерений? Есть еще много необъяснимых пробелов и бесконечных возможностей?
