[论文解读] Strengthening the Bell Theorem: conditions to falsify local realism in an experiment

Marek Żukowski, Dagomir Kaszlikowski+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 14, 1999

Quantum Information and Cryptography被引用 11

一句话总结

本文通过识别在何种条件下局部隐变量理论可被实验 falsified，强化了贝尔定理，提出局部隐变量模型再现量子关联的最大可见度为 1/√2 ≈ 0.707，显著高于此前的 2/π ≈ 0.637。作者采用数值方法分析完整的正弦关联曲线，表明当实验数据超过此阈值时，局部实在论即告失败，从而为量子非定域性提供了更敏锐的检验方法。

ABSTRACT

The two-particle correlation obtained from the quantum state used in the Bell inequality is sinusoidal, but the standard Bell inequality only uses two pairs of settings and not the whole sinusoidal curve. The highest to-date visibility of an explicit model reproducing sinusoidal fringes is 2/pi. We conjecture from a numerical approach presented in this paper that the highest possible visibility for a local hidden variable model reproducing the sinusoidal character of the quantum prediction for the two-particle Bell-type interference phenomena is 1/sqrt2. In addition, the approach can be applied directly to experimental data.

研究动机与目标

• 通过双粒子量子干涉的贝尔型实验，识别局部实在论可被 falsified 的条件。
• 确定局部隐变量模型在仍能再现正弦量子关联曲线的前提下所能达到的最大可见度。
• 通过利用完整的关联曲线而非仅两组测量设置，改进局部实在论的实验检验。
• 提供一种可直接应用于实验数据的方法，以评估局部实在论的有效性。

提出的方法

• 作者分析具有测量设置正弦依赖性的双粒子量子关联函数。
• 他们研究能够再现量子关联正弦形状的局部隐变量模型，重点关注可见度参数。
• 采用数值方法探索此类模型可见度的上界，并与量子预测进行比较。
• 该方法评估局部模型是否能再现量子实验中观测到的完整正弦条纹图案。
• 该分析设计为可直接应用于真实实验数据，从而实现对局部实在论的即时检验。

实验结果

研究问题

• RQ1 能够再现正弦量子关联曲线的局部隐变量模型所能达到的最大可见度是多少？
• RQ2 与仅使用两组测量设置相比，能否利用完整的正弦关联曲线来加强局部实在论的实验检验？
• RQ3 是否存在一个可见度阈值，超过该阈值即必须拒绝局部实在论？该阈值的数值是多少？
• RQ4 本文所采用的数值方法如何优于此前的解析界（如 2/π）？

主要发现

• 推测能够再现正弦量子关联的局部隐变量模型的最大可见度为 1/√2 ≈ 0.707。
• 该值高于此前已知的上界 2/π ≈ 0.637，表明对局部实在论的约束更强。
• 数值结果表明，可见度超过 1/√2 的实验数据无法被任何局部隐变量模型解释。
• 该方法提供了一种直接利用完整实验数据测试局部实在论的途径，而不仅限于特定测量对。