[논문 리뷰] Can Einstein with Bohr Debate on Quantum Mechanics Be Closed

Marian Kupczyński|arXiv (Cornell University)|2016. 03. 01.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 19인용 수 9

한 줄 요약

논문은 벨 부등식 위반으로 인한 양자 비국소성과 비결정성의 해석이 입증된 바가 아니라고 도전한다. 장거리 양자 상관관계에 대한 맥락적이고 은닉된 변수 설명을 제안하여 아인슈타인의 현실주의와 보어의 보완성 원리를 조화시키며, 기존에 평균화된 실험 데이터의 미세 구조를 재검토할 경우 양자역학이 완전할 수 있다고 주장한다.

ABSTRACT

Three experimental groups succeeded recently to close, at the same time, locality and fair sampling loopholes and confirmed that realism understood as counterfactual definiteness may not be used to explain quantum phenomena. Since there is now a general consensus that Bell inequalities are violated it is important to understand what does it mean and how can we explain the existence of strong correlations between outcomes of distant measurements, predicted by quantum mechanics. Do we have to announce that: Einstein was wrong, Nature is not local and the correlations are produced due to the quantum magic and emerge, somehow, from outside space-time? We reject such conclusions and we show that violations of various inequalities can neither prove completeness of quantum mechanics nor that Nature is not local. We propose simpler contextual explanation of long range correlations predicted by quantum mechanics which reconciles in some sense Bohr with Einstein and we conclude that there is no evidence that Nature plays dice. We argue that to prove predictable completeness of quantum mechanics one has to search for fine structures in experimental data which might have been averaged out in standard statistical analysis and which were not predicted by the theory.

연구 동기 및 목표

• 비국소성이나 비결정성을 도입하지 않고 양자 상관관계를 재해석하여, 벨 부등식 위반의 표준 해석에 도전한다.
• 아인슈타인이 현실성과 국소성에 대해 틀렸다는 공감대가 맥락적 은닉 변수의 가능성을 고려할 경우 정당하지 않다는 것을 주장한다.
• 기존 표준 분석에서 간과된 미세 구조를 체계적으로 조사할 경우 양자역학이 완전할 수 있다는 제안을 한다.
• 아인슈타인의 결정론적이고 현실적인 세계관과 보어의 보완성 원리를 맥락적 프레임워크를 도입하여 조화시킨다.

제안 방법

• 비국소성이나 반사적 결정성의 필요 없이, 양자 상관관계에 대한 맥락적 설명을 제안한다.
• 벨 유형 부등식 위반은 양자역학의 불완전성이나 자연의 비국소성을 논리적으로 함의하지 않는다고 주장한다.
• 실험 데이터의 표준 통계적 분석이 결정론적 기초를 드러내는 데 방해가 되는 미세 구조를 가려왔을 수 있다고 제안한다.
• 양자역학을 본질적으로 확률적이거나 비국소적인 이론로 보는 것이 아니라, 더 깊은 데이터 구조에 따라 완전성 여부가 달라지는 이론으로 재해석한다.
• 보어의 보완성과 아인슈타인의 현실주의를 영감으로 삼은 개념적 프레임워크를 사용하여, 양자 현상을 비국소성이 아니라 맥락적이라고 재해석한다.
• 잠재적인 은닉 변수나 결정론적 패턴을 탐지하기 위해 실험 데이터를 고해상도 기법으로 재분석할 것을 주장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비국소성이나 비결정성을 도입하지 않고 맥락적 은닉 변수 모델을 사용해 양자 상관관계를 설명할 수 있는가?
• RQ2 벨 부등식 위반이 반드시 양자역학의 불완전성이나 자연의 비국소성을 의미하는가?
• RQ3 기존에 평균화된 실험적 양자 데이터에선 미세 구조가 존재하는가? 그리고 그것이 결정론적이고 완전한 이론을 암시할 수 있는가?
• RQ4 맥락적 양자역학 해석을 통해 아인슈타인의 현실주의와 보어의 보완성을 조화시킬 수 있는가?
• RQ5 자연이 주사위를 던지는 데 대한 증거는 무엇이며, 이는 다른 통계적 방법으로 데이터를 재검토함으로써 반증될 수 있는가?

주요 결과

• 벨 부등식 위반은 양자역학이 불완전하거나 자연이 비국소적이라는 것을 증명하지 않는다.
• 논문은 장거리 양자 상관관계가 현실성과 국소성을 유지하는 맥락적 프레임워크로 설명될 수 있다고 주장한다.
• 일반적으로 벨 정리에서 유도된 바와 같이 자연이 본질적으로 비결정적 또는 비국소적이라는 결론적 증거는 없다.
• 저자들은 반사적 결정성이 양자 현상을 설명하는 데 필수적이지 않다는 점을 주장하며, 표준 해석에 도전한다.
• 기존에 평균화된 실험 데이터의 미세 구조는 결정론적이고 완전한 양자역학 기술의 열쇠가 될 수 있다.
• 논문은 양자역학이 본질적으로 확률적이거나 자연이 주사위를 던진다는 주장에 대한 경험적 근거가 없다고 결론내린다.