[論文レビュー] Can Einstein with Bohr Debate on Quantum Mechanics Be Closed

Marian Kupczyński|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2016

Quantum Mechanics and Applications参考文献 19被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、ベル不等式の破れが量子非局所性および不確実性を証明しているという解釈に挑戦する。長距離量子相関を説明する文脈的で隠れた変数の説明を提案し、アインシュタインの実在主義とボーアの補完性を調和させ、実験データにおける微細構造—これまで平均化されてきた—を再検討すれば、量子力学が完全である可能性があると主張する。

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.

研究の動機と目的

• 非局所性や不確実性を仮定せずに量子相関を再表現し、ベル不等式の破れの標準的解釈に挑戦すること。
• アインシュタインの実在主義と局所性についての誤りの共通認識が、文脈的隠れ変数の可能性を考慮すれば正当ではないと主張すること。
• 標準的な分析で無視された微細スケールの構造—実験データに存在するが、これまで無視されてきた—を体系的に調査すれば、量子力学が完全である可能性があると提案すること。
• アインシュタインの決定論的で現実的な世界観とボーアの補完性を、文脈的枠組みを通じて調和させること。

提案手法

• 非局所性や反事後的決定性を必要としない文脈的説明を提示し、量子相関を説明すること。
• ベル型不等式の破れが、量子力学の不完全性や自然の非局所性を論理的に必然的に示すわけではないと主張すること。
• 実験の標準的統計的分析が、決定論的基盤を明らかにする可能性のあるデータの微細構造を隠蔽している可能性があると指摘すること。
• 量子力学を本質的に確率的または非局所的であると解釈するのでなく、より深いデータ構造に依存する完全性の理論として再解釈すること。
• ボーアの補完性とアインシュタインの実在主義にインspiredされた概念的枠組みを用い、量子現象を非局所的ではなく文脈的であると再解釈すること。
• 微細構造を検出できる高分解能の手法を用いた実験データの再分析を提唱すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 文脈的隠れ変数モデルを用いて、非局所性や不確実性を仮定せずに量子相関を説明できるか？
• RQ2 ベル不等式の破れが、量子力学が不完全であるか、自然が非局所的であることを必然的に示すのか？
• RQ3 実験的量子データに、これまで平均化されてきた微細スケールの構造が存在し、決定論的で完全な理論を示唆する可能性があるか？
• RQ4 文脈的解釈を通じて、アインシュタインの実在主義とボーアの補完性を調和させることは可能か？
• RQ5 自然が「サイコロを振る」という証拠は何か？そして、代替的統計的手法でデータを再検討すれば、これを反証できるか？

主な発見

• ベル不等式の破れが、量子力学が不完全であるか、自然が非局所的であることを証明するものではない。
• この論文は、長距離量子相関が、実在主義と局所性を保つ文脈的枠組みによって説明可能であると主張する。
• 一般的にベルの定理から想定されているように、自然が根本的に不確実的または非局所的であるという明確な証拠はない。
• 著者らは、反事後的決定性の仮定が、量子現象を説明するために必要ではないと主張し、標準的解釈に挑戦する。
• これまで平均化されてきた実験データの微細構造が、決定論的で完全な量子力学の記述の鍵を握っている可能性がある。
• この論文は、量子力学が本質的に確率的であるか、自然がサイコロを振ると主張する根拠が、実証的にないと結論づける。