[论文解读] Bell's Theorem and Highly Correlated Systems

Louis Vervoort|arXiv (Cornell University)|Nov 6, 2012

Opinion Dynamics and Social Influence被引用 1

一句话总结

本文通过将隐变量从粒子对重新定位到随机背景场，对贝尔定理提出了重新解释，表明此类基于背景场的理论可规避贝尔的‘测量自由’假设，从而避开不可行定理的约束。作者利用经典与量子 regimes 下的伊辛模型，证明这些模型可在不引入非定域性的情况下重现强关联，并提出该框架的直接实验检验方法。

ABSTRACT

Usually the 'hidden variables' of Bell's theorem are supposed to describe the pair of Bell particles. Here a semantic shift is proposed, namely to attach the hidden variables to a stochastic medium or field in which the particles move. It appears that under certain conditions one of the premises of Bell's theorem, namely 'measurement independence', is not satisfied for such 'background-based' theories, even if these only involve local interactions. Such theories therefore do not fall under the restriction of Bell's no-go theorem. A simple version of such background-based models are Ising models, which we investigate here in the classical and quantum regime. We also propose to test background-based models by a straightforward extension of existing experiments. The present version corrects an error in the preceding version.

研究动机与目标

• 通过将隐变量从粒子对重新分配至随机背景场，挑战贝尔定理的传统解释。
• 探究基于背景场的理论是否能在不违反局域性或实在论的前提下重现量子关联。
• 确定在何种条件下测量自由在这些模型中会失效，从而使其能够规避贝尔的不可行结果。
• 提出一种可行的实验扩展，以检验基于背景场模型的可行性。

提出的方法

• 通过将隐变量从粒子对转移到控制粒子动力学的随机介质或场，重新表述贝尔定理。
• 使用经典与量子伊辛模型对系统建模，以探索基于背景场动力学下的关联行为。
• 在基于背景场的理论背景下分析测量自由假设，表明其可能因场与粒子的纠缠而被违反。
• 推导出背景场中局部相互作用如何导致强关联而不引入非定域性。
• 提出对现有贝尔实验的扩展，以区分标准隐变量模型与基于背景场的替代模型。
• 更正先前版本中关于背景场框架下测量设置处理方式的错误。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以将隐变量一致地分配给随机背景场而非粒子对，同时不违反局域性？
• RQ2 在基于背景场的理论中，测量自由在何种条件下会失效，从而使其能够规避贝尔的不可行定理？
• RQ3 带有背景场的经典与量子伊辛模型是否能重现EPR型实验中观察到的强量子关联？
• RQ4 所提出的基于背景场的模型能否在实验上与标准局域隐变量理论区分开来？
• RQ5 本版本中的更正如何影响背景场解释的有效性与一致性？

主要发现

• 基于背景场的理论可规避贝尔的不可行定理，因为即使仅存在局部相互作用，测量自由假设也不成立。
• 带有随机背景场的经典与量子伊辛模型可重现类似于量子力学中的强关联。
• 测量自由的失效源于测量设置与背景场之间的纠缠，而这种纠缠在标准贝尔型分析中未被考虑。
• 所提议的实验扩展为直接区分基于背景场的模型与标准局域隐变量理论提供了可能。
• 本版本中的更正解决了先前表述中的错误，确保了在背景场框架内对测量设置处理的一致性。