[論文レビュー] Time and nonlocal realism: Consequences of the before-before experiment

Antoine Suárez|ArXiv.org|Aug 15, 2007

Quantum Mechanics and Applications参考文献 12被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、レッグレットの不等式に違反する実験——たとえば「まえ-まえ実験」——が局所的実在論を否定するだけでなく、ボーハム理論のような決定論的非局所理論の根幹をなす時間順序非局所性という仮定までも否定することを主張している。本論文は、ベルの不等式とレッグレットの不等式の両方の違反に加え、まえ-まえタイミング下での持続的非局所的相関を示す統合的実験を提案し、相対論的で時間順序が定義された非局所モデルを排除することで、量子もつれの非因果的かつ非時空的性質を強化する。

ABSTRACT

It is argued that recent experiments refuting nonlocal realism, can also be considered as experiments refuting time-ordered nonlocality and, hence, confirming the result of the before-before experiment. However, the before-before experiment provides a broader refutation because it also falsifies the testable relativistic version of Bohm's nonlocal model. All this stresses the interest of a new before-before experiment demonstrating together the failure of time-ordered nonlocality and the violation of the Leggett's inequality.

研究の動機と目的

• 非局所的実在論の実験的反証が、決定論的非局所理論における根幹的仮定である時間順序非局所性をも同時に反証することを示すこと。
• まえ-まえ実験が、ボーハムの非局所的隠れ変数モデルの相対論的で検証可能なバージョンを排除できるという点で、レッグレットの不等式の検証をはるかに広くする反証を提供すること。
• ボーハム理論の中心的仮定である時間順序因果性が、移動するビームスプリッターを含む相対論的量子実験と整合しないことの理由を説明すること。
• ベルの不等式とレッグレットの不等式の両方の違反に加え、まえ-まえタイミング下での非消失的相関を同時に示す新しい実験を提案し、非局所性の全範囲を検証すること。
• 局所性と実在性を放棄するのでは不十分であり、時間順序因果性の放棄も必要であることを強調すること。

提案手法

• レッグレットの不等式を満たす非局所的実在論理論の構造を分析し、時間順序非局所的影響に依存していることを強調する。
• ビームスプリッターの慣性系の相対論的枠組みを適用してもつれ実験における時間順序を定義し、まえ-まえ状況では相関が消えると予測する。
• 2001年のまえ-まえ実験を重要なテストとして用いる：各ビームスプリッターが自らの慣性系で最初に到着する場合、量子相関は維持されるが、これは時間順序非局所モデルと矛盾する。
• スアレスとスカラーニのモデル（マルチ同時性）とボーハム理論を比較し、前者がまえ-まえタイミング下で相関が消失すると予測するが、これは実験的に否定されることを示す。
• 非局所的実在論の因果構造を、ボブの結果がアリスの結果に非局所的に依存し、両者とも事前に存在する性質に依存するという時間順序の連鎖として再構成する。
• ベルの不等式、レッグレットの不等式、およびまえ-まえタイミング下での非局所的相関の持続性を同時にテストする新しい実験を提案し、非局所性の検証における残存する抜け道を閉じる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 レッグレットの不等式の実験的違反は、決定論的非局所理論の根幹的仮定である時間順序非局所性も同時に排除するのか？
• RQ2 まえ-まえ実験は、ボーハムの非局所的隠れ変数モデルの相対論的で検証可能なバージョンの否定と解釈できるか？
• RQ3 なぜボーハム理論はまえ-まえ実験と整合しないのか？ これは非局所理論における時間順序の役割について何を示唆するか？
• RQ4 相対論的タイミング下で、ベルの不等式とレッグレットの不等式の両方の違反に加え、非局所的相関が持続するような単一の実験を設計することは可能か？
• RQ5 まえ-まえ状況における量子相関の持続は、量子力学における因果性と時間の性質について何を示唆するか？

主な発見

• まえ-まえ実験は、各ビームスプリッターが自らの慣性系で最初に到着する場合に相関が消失すると予測するスアレスとスカラーニのモデルを否定した。
• レッグレットの不等式の実験的違反は、実在性の検証を越えて、時間順序非局所性の失敗を確認するものである。
• 時間順序を優先フレームで定義するボーハムの非局所理論は、まえ-まえ実験と整合せず、したがってコペンハーゲン解釈の代替案として成立しない。
• 測定事象間に時間順序が存在しない状況でも非局所的相関が維持されることを実験的に示し、量子力学が因果的時間順序に依存しないことを示唆する。
• まえ-まえ実験における時間順序非局所性の失敗は、時間的順序に基づく因果性の概念を量子力学の基礎から放棄すべきであることを示唆する。
• ベルの不等式とレッグレットの不等式の両方の違反に加え、まえ-まえタイミング下での非局所的相関の維持を同時に示す統合的実験は、非局所的実在論と時間順序因果性の検証において、最も包括的なテストを提供する。