[论文解读] Contextual objectivity and quantum holism

Philippe Grangier|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2003

Quantum Mechanics and Applications参考文献 1被引用 5

一句话总结

本文主张，量子纠缠不应被理解为‘非定域性’，而应理解为‘量子整体性’——即复合量子系统具有客观的、可预测的属性，这些属性无法还原为单个粒子的状态。通过否定单个粒子具有确定的量子态这一观念，本文表明贝尔不等式的违背并非源于非定域作用，而是因为纠缠系统的全局属性本身是客观真实的，从而在不破坏因果性与洛伦兹协变性的情况下解释了这一现象。

ABSTRACT

In our effort to restate a "realistic" approach to quantum mechanics, that would fully acknowledge that local realism is untenable, we add a few more questions and answers to the list presented in quant-ph/0203131. We also suggest to replace the very misleading wording "quantum non-locality" by "quantum holism", that conveys a much better intuitive idea of the physical content of entanglement.

研究动机与目标

• 挑战‘量子非定域性’这一术语在描述纠缠时的广泛使用，因其具有误导性。
• 论证量子力学可通过复合系统的上下文性、整体性属性，支持一种客观实在论。
• 表明贝尔不等式的违背并非源于非定域影响，而是因为单个粒子缺乏确定的量子态。
• 以一种因果且与相对论相容的方式，取代‘超距作用’的概念，重新理解量子态的传播。
• 倡导使用‘量子整体性’作为更准确、更不易引起误解的术语，以描述纠缠的非经典、全局特性。

提出的方法

• 将量子态重新解释为由一组可预测、可重复的测量所定义——通过可预测性与可重复性来定义客观性。
• 采用一种排除隐变量的物理性量子态定义，从而否定贝尔不等式所依赖的假设。
• 应用爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）的实在性标准，但仅将其限制于纠缠系统中可联合预测的一组可观测量。
• 通过分析量子纠缠交换和无纠缠的非定域性现象，表明相关性由全局态承载，而非单个粒子。
• 论证波函数坍缩并非瞬时作用，而是对全局态客观实在性的反映，与相对论一致。
• 提出‘量子整体性’作为一种语义与概念上的转变，强调量子系统具有不可分解为部分的属性。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何‘量子非定域性’这一术语具有误导性？何种替代术语更能准确捕捉纠缠的物理本质？
• RQ2 能否在不引入超距作用或隐变量的前提下，维持量子力学的实在性解释？
• RQ3 量子力学如何在违背贝尔不等式的同时，仍保持局域性与洛伦兹协变性？
• RQ4 在纠缠系统中，单个粒子的物理状态为何？为何它们缺乏确定的量子态？
• RQ5 ‘量子整体性’在何种意义上比‘非定域性’更能准确描述纠缠？

主要发现

• 贝尔不等式的违背并不要求非定域影响；其根源在于单个粒子并不具有确定的量子态。
• 复合系统的量子态是客观真实的，且可预测，即使其组成部分不可预测，这是由于上下文性客观性的结果。
• 纠缠中的相关性由系统的全局态承载，该全局态以因果方式演化，并尊重相对论因果性。
• ‘量子非定域性’这一术语具有误导性，应被‘量子整体性’取代，以避免暗示瞬时的超距作用。
• 量子力学并不要求超光速信号传递或非因果影响；看似矛盾的现象源于错误地将实在性赋予单个粒子。
• EPR实在性标准适用于纠缠系统的联合属性，但不适用于单个粒子，这正是为何局部实在论失败却不违反因果性的原因。