[論文レビュー] A simple approach to test Leggett's model of nonlocal quantum correlations

Cyril Branciard, Nicolas Brunner+5 more|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2008

Quantum Mechanics and Applications被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、確率分布の非負性のみを用いて、量子非局所性のレッグレット理論を検証するための非局所性不等式の簡単な導出を提案する。このアプローチにより、実験的に検証可能な不等式が得られ、そのうちの一つは実際には破られる。これは、消失する周辺分布を伴うレッグレット型モデルが、スイングレット状態の相関を再現できないことを示している。

ABSTRACT

We present new inequalities for testing Leggett's model [Found. Phys. 33, 1469 (2003)] of non-local quantum correlations. Remarkably these inequalities can be derived in a very simple way, assuming only the non-negativity of probability distributions. The simplest of these inequalities is experimentally violated. We also investigate more general models a la Leggett, and show that such models must have vanishing marginals in order to reproduce the correlations of the singlet state.

研究の動機と目的

• 非局所的量子相関に関するレッグレットのモデルを、新たな種類の不等式を用いて検証すること。
• 確率分布の非負性という唯一の原則に依存することで、非局所性の検証の導出を簡略化すること。
• 一般化されたレッグレット型モデルが、量子スイングレット状態の相関を再現できるかどうかを調査すること。
• このようなモデルが量子相関を再現しようとする際の周辺分布に課される制約を特定すること。

提案手法

• 確率分布が非負でなければならないという基本的原則のみを用いて、新たな非局所性不等式を導出する。
• この原則を応用して、非局所性のレッグレット理論の妥当性を検証する不等式を構築する。
• 最も単純な形の不等式に焦点を当て、直接的な実験的検証を可能にする。
• 周辺分布に一貫性条件を課すことによって、一般化されたレッグレットモデルを分析する。
• このようなモデルが量子相関を再現できるかどうかを評価するために、スイングレット状態をベンチマークとして用いる。
• 消失する周辺分布を有するモデルのみが、スイングレット状態の相関を再現可能であることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複雑な仮定や量子力学に依存せずに、レッグレット理論の非局所性不等式を導出できるか？
• RQ2 導出された不等式は、実験的に検証可能な予測を導き、それによってレッグレット理論を反証可能か？
• RQ3 スイングレット状態の相関は、一般化されたレッグレット型モデルの周辺分布にどのような制約を課すか？
• RQ4 非消失する周辺分布を有するモデルは、スイングレット状態の量子相関を再現できるか？
• RQ5 確率分布の非負性のみが、意味のある非局所性の検証を導くのに十分か？

主な発見

• 導出された不等式は単純であり、確率分布の非負性にのみ依存している。
• 最も単純な不等式の一つが実験的に破られ、これはレッグレット理論が観測された相関を説明できないことを示している。
• 一般化されたレッグレット型モデルがスイングレット状態の相関を再現するためには、周辺分布が消失している必要がある。
• 周辺分布が消失しているという要請は、このようなモデルが量子力学と整合するための必須条件として浮き彫りになる。
• 非局所的隠れ変数理論に挑戦する明確で最小限の非局所性検証の導出が、本研究によって実現された。
• 本アプローチは、確率論と量子非局所性の基礎的検証との間に強い関連を確立した。