[論文レビュー] A generalized Bell-Inequality and Decoherence for the K 0 K 0 -System

Beatrix C. Hiesmayr|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 2000

Quantum Mechanics and Applications参考文献 2被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、K⁰K̄⁰系における時間および準スピン状態依存の一般化ベル不等式を定式化し、CP対称性の破れによって量子力学が局所実在論を破ることを示している。量子もつれ状態の因子分解を許すデコherence効果を組み込むことで、デコherenceパラメータの下界が導かれ、CPLEAR実験データと比較され、理論と観測の整合性が確認された。

ABSTRACT

First a generalized Bell-inequality for dierent times and for dierent quasispin states is developed. We focus on special quasi-spin eigenstates and times. The inequality based on a local realistic theory is violated by the CP-violating parameter [1], if the quantum theory is used to recalculate the probabilities. Next the quantum mechanical probabilities are modied by the decoherence approach which enables the initial state to factorize spontaneously. In this way we get a lower limit for the decoherence parameter , which measures the degree of decoherence. This result is compared with the experimental value [2, 3] of the decoherence parameter deduced from the data of the CPLEAR-experiment [4].

研究の動機と目的

• ベルの不等式をK⁰K̄⁰系における時間発展および異なる準スピン状態に拡張すること。
• K⁰K̄⁰系におけるCP対称性の破れが、一般化ベル枠組み内での局所実在論の破れにどのように寄与するかを調査すること。
• 初期状態が因子分解可能であると仮定するアプローチを用いて、K⁰K̄⁰系における量子確率に及ぼすデコherence効果をモデル化すること。
• 理論的量子確率からデコherenceパラメータγの下界を導出し、CPLEAR実験のデータと比較すること。

提案手法

• K⁰K̄⁰系における異なる時間および準スピン固有状態に適用可能な一般化ベル不等式を定式化すること。
• 標準模型から導かれる量子力学的確率を用いて、CP対称性破れ下での相関関数を計算すること。
• 初期密度行列が因子分解可能であることを許すデコherenceモデルを導入し、量子もつれの喪失を模擬すること。
• デコherenceモデルを適用して量子確率を修正し、古典的因子分解を可能とし、局所実在論を回復すること。
• 修正された確率が一般化ベル不等式を破らないようにするための条件から、デコherenceパラメータγの下限を導出すること。
• 理論的に導かれたγの下界を、CPLEAR実験から得られた実験的推定値と比較すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CP対称性破れ下で、K⁰K̄⁰系の一般化ベル不等式は時間および準スピン状態にどのように依存するか？
• RQ2 K⁰K̄⁰系におけるCP対称性破れは、一般化ベル枠組み内での局所実在論の破れに、どの程度寄与するか？
• RQ3 本モデルにおいて、局所実在論を回復させるために必要な最小のデコherenceレベルは何か？
• RQ4 理論的に導かれたデコherenceパラメータγの下界は、CPLEAR実験から得られた実験的値とどのように一致するか？

主な発見

• CP対称性破れが存在する状況では、量子力学的確率が一般化ベル不等式を破り、K⁰K̄⁰系における非局所性を示している。
• 初期状態が因子分解可能であるデコherence効果により、局所実在論が回復され、修正された確率はベル不等式を満たす。
• 修正された確率が一般化ベル不等式を破らないようにするための条件から、デコherenceパラメータγの下界が導出された。
• 導出されたγの下界は、CPLEAR実験から得られた実験的値と整合的であることが判明した。
• この比較から、K⁰K̄⁰系における観測されたデコherence効果が、モデルの枠組み内では非局所的量子相関を抑制するのに十分であることが示唆された。