Het testen van Bell- of CHSH-ongelijkheden (Clauser-Horne-Shimony-Holt) speelt een cruciale rol bij het onderzoeken van de fundamentele principes van de kwantummechanica, met name wat betreft lokaliteit en realisme. De schending van Bell- of CHSH-ongelijkheden suggereert dat de voorspellingen van de kwantummechanica niet kunnen worden verklaard door lokale theorieën over verborgen variabelen, die zowel lokaliteit als realisme aanhangen. Het is echter essentieel om dieper in de concepten van lokaliteit en realisme te duiken om de implicaties van deze schendingen op de aard van de kwantummechanica te begrijpen.
Plaatselijkheid in de natuurkunde verwijst naar het idee dat gebeurtenissen op afstand geen directe invloed op elkaar kunnen hebben als ze in de ruimte gescheiden zijn, wat betekent dat informatie niet sneller kan reizen dan de snelheid van het licht. Realisme daarentegen stelt dat fysieke systemen goed gedefinieerde eigenschappen bezitten, onafhankelijk van observatie of meting. De schending van de ongelijkheden van Bell of CHSH geeft aan dat ten minste één van deze principes, lokaliteit of realisme, niet wordt gehandhaafd in de kwantumwereld.
Wanneer Bell- of CHSH-ongelijkheden in experimenten worden geschonden, impliceert dit dat de kwantummechanica correlaties tussen verre deeltjes mogelijk maakt die niet kunnen worden verklaard door de klassieke natuurkunde. Deze correlaties, bekend als verstrengeling, zijn een kenmerk van de kwantummechanica en zijn in talloze onderzoeken experimenteel geverifieerd. Verstrengelde deeltjes vertonen een sterke correlatie, zodat de meting van het ene deeltje onmiddellijk de toestand van het andere deeltje bepaalt, ongeacht de afstand tussen hen.
De schending van Bell- of CHSH-ongelijkheden toont aan dat deze correlaties sterker zijn dan wat kan worden verklaard door lokale theorieën over verborgen variabelen, die uitgaan van het bestaan van vooraf bepaalde eigenschappen voor deeltjes die hun gedrag bepalen. De kwantummechanica suggereert daarentegen dat deeltjes vóór de meting geen definitieve eigenschappen bezitten en dat hun gedrag inherent probabilistisch is.
Daarom impliceert de schending van Bell- of CHSH-ongelijkheden geen schending van de lokaliteit, maar daagt ze eerder het klassieke begrip realisme uit, wat aangeeft dat de kwantummechanica inherente willekeur en niet-lokale correlaties met zich mee kan brengen die een puur realistische interpretatie tarten. Dit heeft diepgaande gevolgen voor ons begrip van de fundamentele aard van de werkelijkheid en de beperkingen van de klassieke natuurkunde bij het verklaren van kwantumfenomenen.
Het testen van Bell- of CHSH-ongelijkheden levert sterk bewijs dat de kwantummechanica de klassieke intuïties van lokaliteit en realisme overstijgt, waardoor nieuwe wegen worden geopend voor het onderzoeken van de mysterieuze en contra-intuïtieve eigenschappen van de kwantumwereld.
Andere recente vragen en antwoorden over CHSH-ongelijkheid:
- Beschrijf de voortdurende inspanningen om experimenten te ontwerpen die alle mazen in de wet tegelijkertijd kunnen elimineren en nog sterker bewijs leveren tegen lokaal realisme.
- Wat zijn de mazen in de wet die zijn aangepakt in experimenten die de CHSH-ongelijkheid testen, en waarom is het belangrijk om ze te elimineren?
- Hoe gebruiken Alice en Bob hun gedeelde verstrengelde toestand om niet-lokale correlaties te genereren in het CHSH-spel?
- Verklaar de CHSH-ongelijkheid en de betekenis ervan bij het testen van de voorspellingen van de kwantummechanica tegen lokaal realisme.
- Wat is kwantumverstrengeling en hoe verschilt het van klassieke correlaties?