Language
Country/Area
No result found
Các biến lượng tử ẩn: Liệu có thể tìm ra một mô hình hoàn hảo để giải thích các phép đo lượng tử?
Theo cách giải thích của cơ học lượng tử, lý thuyết biến ẩn cục bộ là một lý thuyết biến ẩn thỏa mãn nguyên lý cục bộ. Những mô hình này cố gắng giải thích đặc tính ngẫu nhiên của cơ học lượng tử thông qua các biến số tiềm năng nhưng không thể tiếp cận được, với yêu cầu bổ sung là các sự kiện ở xa độc lập về mặt thống kê. Nhà vật lý John Stuart Bell đã khám phá ý nghĩa toán học của sự vướng víu lượng tử vào năm 1964, chứng minh rằng một lớp rộng các lý thuyết biến ẩn cục bộ không thể tái tạo mối tương quan giữa các phép đo được cơ học lượng tử dự đoán, một kết quả sau đó đã được áp dụng. Một loạt thí nghiệm chi tiết của Bell đã xác nhận điều này .
Mô hình qubit đơn
Bắt đầu với chứng minh của Bell, có một loạt định lý liên quan chứng tỏ cơ học lượng tử không tương thích với các biến ẩn cục bộ. Tuy nhiên, như Bell đã chỉ ra, các tập hợp hiện tượng lượng tử bị hạn chế có thể được mô phỏng bằng các mô hình biến ẩn cục bộ. Bell đã cung cấp một mô hình biến ẩn cục bộ để đo hạt có spin 1/2, được biết đến trong lý thuyết thông tin lượng tử là một qubit đơn. Mô hình này sau đó được đơn giản hóa bởi N. David Melmin, và một mô hình liên quan đã được đề xuất ngay sau đó bởi Simon B. Kocken và Ernst Speck. Sự tồn tại của những mô hình này có liên quan đến thực tế là định lý Gleason không áp dụng cho các qubit đơn lẻ.
Trạng thái lượng tử kép
Bell cũng chỉ ra rằng trước đó, các cuộc thảo luận về vướng víu lượng tử chủ yếu tập trung vào tình huống trong đó kết quả đo của hai hạt tương quan hoàn toàn hoặc hoàn toàn phản tương quan. Những trường hợp đặc biệt này cũng có thể được giải thích bằng các biến ẩn cục bộ. Đối với các trạng thái có thể tách rời của hai hạt, có các mô hình biến ẩn đơn giản xử lý mọi phép đo của hai bên. Điều đáng ngạc nhiên là đối với một số trạng thái lượng tử, ngay cả toàn bộ phạm vi phép đo của von Neumann cũng có thể được mô tả bằng các mô hình biến ẩn. Mặc dù các trạng thái này bị vướng víu nhưng chúng không vi phạm bất kỳ bất đẳng thức Bell nào.
Cái gọi là trạng thái Werner là một loại trạng thái tham số đơn bất biến đối với bất kỳ phép biến đổi nào.
Đối với hai qubit, những trạng thái này được gọi là đơn phân nhiễu, được biểu thị bằng toán học là ϱ = p |ψ− ⟨ψ−| + (1 - p)I/4, Đơn phân được xác định dưới dạng |ψ− = 1/√2 (|01 - |10 ). Reinhard F. Werner đã chỉ ra các điều kiện mà theo đó các trạng thái này cho phép các mô hình biến ẩn trong đó p ≤ 1/2 và nếu p > 1/3 thì chúng được coi là vướng víu. Các mô hình biến ẩn cũng đã được thiết lập cho các trạng thái Werner liên quan đến các phép đo có giá trị dương của toán tử, không giới hạn ở các phép đo von Neumann, ngay cả đối với các trạng thái vướng víu tối đa với nhiễu và có thể mở rộng sang các trạng thái đơn giản tùy ý với hỗn hợp nhiễu trắng. Ngoài hệ thống Bonn kép, còn có kết quả cho trường hợp đa Bonn.
Biến phụ thuộc thời gian
Một số giả thuyết mới trước đây đã được đề xuất liên quan đến vai trò của thời gian trong việc xây dựng lý thuyết về các biến ẩn. Một cách tiếp cận do K. Hess và W. Philippe đề xuất dựa trên những hậu quả có thể xảy ra do sự phụ thuộc thời gian của các biến ẩn; tuy nhiên, giả thuyết này đã bị Richard D. Gill, Gregor Vichys và Anton Zeilinger và Marek Zukovsky chỉ trích.
Kết luận
Khi nghiên cứu về cơ học lượng tử tiến triển, lý thuyết về các biến ẩn cục bộ vẫn là một lĩnh vực gây tranh cãi. Những khám phá cho đến nay đã khơi dậy những suy nghĩ sâu sắc về thế giới lượng tử. Liệu việc khám phá trong tương lai có thể tìm ra một mô hình hoàn hảo để giải thích các phép đo lượng tử hay không? Vẫn còn nhiều khoảng trống chưa giải thích được và những khả năng vô hạn?
