[论文解读] Generalized Measurements and Local Realism

Marek Żukowski, Ryszard Horodecki+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 22, 1996

Scientific Measurement and Uncertainty Evaluation被引用 1

一句话总结

本文分析了顺序测量的局部隐变量模型，推导出在局部实在论下条件概率的约束。它表明“隐性”非局域性本质上违反了局部实在论，证明只有乘积态满足贝尔-CHSH不等式——确认所有非乘积纯纠缠态本质上违反局部实在论。

ABSTRACT

The structure of a local hidden variable model for experiments involving sequences of measurements is analyzed. Constraints imposed by local realism on the conditional probabilities of the outcomes of such measurement schemes are derived. Therefore, we claim that the so-called “hidden ” nonlocality leads directly to a violation of the premisses of local realism. This claim is further supported by an operational example. 1 The question of the possibility of the existence of a local realistic model for quantum predictions for pure entangled states has has found a negative answer. Namely, Gisin [1] proved that the only pure states of two-component system which do not violate the Bell-CHSH inequality are the product states (states of such a property are often, slightly misleadingly,

研究动机与目标

• 研究顺序测量情景中局部隐变量模型的结构。
• 推导局部实在论对测量结果条件概率施加的约束。
• 探究“隐性”非局域性是否可与局部实在论相容。
• 确定何种条件下，纯纠缠态的量子预测可由局部经典模型描述。
• 阐明纯纠缠态在违反局部实在论中的作用，特别是与贝尔-CHSH不等式的关系。

提出的方法

• 使用条件概率形式化序列测量的局部隐变量模型。
• 在局部实在论假设下，推导联合概率与条件概率的数学约束。
• 分析这些约束对表现出“隐性”非局域性的量子系统的影响。
• 通过操作实例说明隐性非局域性如何导致对局部实在论的违反。
• 应用吉辛的结果，表明只有乘积态满足贝尔-CHSH不等式，意味着非乘积纯态无法由局部经典模型描述。

实验结果

研究问题

• RQ1 局部经典模型能否解释量子系统中顺序测量的结果？
• RQ2 在局部实在论下，条件概率如何约束纠缠量子态的行为？
• RQ3 “隐性”非局域性现象是否与局部实在论的前提相矛盾？
• RQ4 对于哪些纯量子态，量子力学的预测会违反局部实在论？
• RQ5 是否存在满足局部实在论下贝尔-CHSH不等式的纯纠缠态？

主要发现

• 从局部实在论导出的条件概率约束，与非乘积纠缠态的量子力学预测直接冲突。
• “隐性”非局域性的存在导致局部实在论前提被违反，证明其与局域性和实在性不相容。
• 只有两组分系统的乘积态满足贝尔-CHSH不等式，确认所有非乘积纯纠缠态均违反局部实在论。
• 吉辛的结果得到重申：非乘积纯纠缠态本质上违反局部实在论，因其不满足贝尔-CHSH不等式。
• 操作实例表明，由顺序测量产生的量子关联无法由局部隐变量模型解释。