[論文レビュー] Anomalous Postselection in the Hensen et al. Bell Test

Donald A. Graft|arXiv (Cornell University)|Aug 8, 2016

Quantum Mechanics and Applications参考文献 22被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、Hensenらの実験が量子非局所性を必要とせず、観測されたCHSH不等式の破れを完全に説明できるような顕著な後選別（postselection）を示していると主張している。具体的には、{00}測定設定の著しい欠落（underrepresentation）が、実験結果に影響を与えている。この後選別を再現する局所的実在論的モデルは、実験結果と区別できない結果を生み出し、量子非局所性の主張を根底から揺るがしている。

ABSTRACT

It is shown that the data of the Hensen et al. Bell test experiment exhibits anomalous postselection that can fully account for the apparent violation of the CHSH inequality. A simulation of a local realist model implementing similar postselection is presented. The model produces an apparent violation of CHSH indistinguishable from that of the experiment. The experimental data also appears to violate no-signaling, and it is shown how postselection can produce an artifactual violation of no-signaling. The Hensen et al. experiment does not succeed in rejecting classical locality and therefore does not confirm quantum nonlocality.

研究の動機と目的

• Hensen らのベル実験における後選別が、観測されたCHSH不等式の破れに歪みをもたらしているかどうかを調査すること。
• 同じ後選別行動をとる局所的実在論的モデルが実験結果を再現できるかどうかを検証すること。
• データにおけるノーサイニング（no-signaling）の明らかな破れが、後選別の結果であるかどうかを評価すること。
• Hensen らの実験が量子非局所性を決定的に証明するものとしての有効性を挑戦すること。
• 未計上された後選別により、実験データが局所的実在論を排除できないと主張すること。

提案手法

• 公開済みのHensen らの分析コードを改造し、両測定翼におけるランダム設定選択（00, 01, 10, 11）の分布を抽出・分析すること。
• 観測された一様分布からの逸脱、特に{00}イベントの不足（1143 対予想される1186）の統計的有意性をp値で評価すること。
• 実験データと同様に{00}不一致イベントを後選別する局所的実在論的シミュレーションを構築し、CHSH不等式の破れを再現すること。
• 実験データにおけるノーサイニングの明らかな破れを分析し、それが本質的な非局所性ではなく後選別の結果であることを示すこと。
• 悪意のない反論者（Devil’s Advocate）と中立的観察者（Dispassionate Observer）の両立場を用いて、後選別の証拠の強さを評価し、p ≈ 0.07 で統計的に有意であると結論づけた。
• 生データへのアクセス不能および公表されたサブセット分析における透明性の欠如が、実験の有効性を損なっていると主張した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Hensen らのベル実験データは、特に{00}設定の非一様な分布を示しているか、特に{00}イベントの不足があるか？
• RQ2 {00}不一致イベントを後選別する局所的実在論的モデルが、観測されたCHSH不等式の破れを再現できるか？
• RQ3 データにおけるノーサイニングの明らかな破れは、本質的な非局所性ではなく後選別の結果であるか？
• RQ4 設定分布の逸脱の統計的有意性（p ≈ 0.07）が、後選別の証拠として十分か？
• RQ5 実験結果は、量子非局所性を仮定せず、後選別によって完全に説明可能か？

主な発見

• Hensen らの実験では、{00}測定設定の著しい不足（1143 イベント）が観測され、期待値の1186に対してp値が0.07（偶然の確率）であった。
• {00}不一致イベントを同様に後選別する局所的実在論的モデルは、CHSH不等式の破れが2.422 ± 0.204に達し、実験結果と区別できない。
• 実験データはノーサイニングの明らかな破れを示しているが、本論文ではこれが本質的な非局所性ではなく、後選別の結果であると説明している。
• 公表されたデータサブセットの分析では非一様性が認められ、一方で全体データは一様であると主張している—これはデータの選択的除外を示唆している。
• 後選別の抜け穴（loophole）は依然として開いており、検証不能で潜在的に有害な後選別が原因で、実験は局所的実在論を排除できない。
• 著者は結論として、Hensen らの実験は量子非局所性を確認するものではなく、局所的実在論と整合的であると解釈すべきであると主張した。