Das erste Experiment, das die Verletzung von Bell's Ungleichung richtig beweist

Der führende Forschungsautor Bas Hensen und Professor Ronald Hanson stellten den Aufbau für Bells Experiment an Punkt A auf, an dem Elektronen emittiert werden.

1935 stellte Albert Einstein das Prinzip der Quantentheorie in Frage, das die Beobachtung eines einzelnen Teilchens sofort beeinflusst auf den Zustand des damit verbundenen Teilchens, wo immer es ist. Dies bedeutet, dass Informationen von Partikel zu Partikel schneller übertragen werden als die Lichtgeschwindigkeit, die Einstein für unmöglich und mit der Relativitätstheorie unvereinbar hielt.

Physiker aus den 70er Jahren versuchten, diese Eigenschaft von Teilchen zu verifizieren. Hierzu wurden die sogenannten Bell-Ungleichungen und die Bell-Versuchsbedingungen formuliert . Den Wissenschaftlern gelang es jedoch nicht, die Probleme des Versuchsaufbaus oder der Lücken zu beseitigen , die es uns nicht ermöglichten, das Experiment als sauber und korrekt zu bezeichnen, die Relativitätstheorie wirklich zu widerlegen und die Informationsübertragung schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zu demonstrieren. Diese Lücken ermöglichten es, die Übertragung von Informationen, die angeblich schneller als die Lichtgeschwindigkeit sind, durch andere lokale Faktoren zu erklären.

Erst jetzt gelang es Forschern der Technologischen Universität Delft (Niederlande) zum ersten Mal in der Geschichte, ein korrektes Bell-Experiment durchzuführen, wobei beide bekannten Probleme des Versuchsaufbaus verschont blieben: Lückenlücke (Detektionslücke).

Experten der Technischen Universität Delft testeten die Partikelbedingungen in einer Entfernung von 1,3 km (auf dem Campus) und verzeichneten eine Übereinstimmung von ~ 96%. Dies ist mehr als vom Bellschen Theorem vorhergesagt.

Die Ergebnisse und die experimentelle Technik werden im Artikel " Lückenfreie Bell-Ungleichungsverletzung unter Verwendung von Elektronenspins mit einem Abstand von 1,3 Kilometern ", Nature Journal, Veröffentlichungsdatum 21. Oktober 2015 ( pdf ) veröffentlicht.

In der Abbildung: Punkt A links mit einem von zwei Diamanten, der andere Diamant befindet sich am gegenüberliegenden Ende des Campus rechts. Zwischen ihnen - Punkt C, an dem sich der Teiler (Separator) des Strahls befindet.



Der Satz von Bell zeigt, dass unabhängig von der tatsächlichen Anwesenheit einiger versteckter Parameter in der quantenmechanischen Theorie, die eine physikalische Eigenschaft eines Quantenteilchens beeinflussen, ein serielles Experiment durchgeführt werden kann, dessen statistische Ergebnisse das Vorhandensein solcher versteckter Parameter in der quantenmechanischen Theorie bestätigen oder widerlegen. Relativ gesehen beträgt das statistische Verhältnis in einem Fall nicht mehr als 2: 3 und in einem anderen Fall mindestens 3: 4.

Die Bedingungen von Bells Experiment werden im Video am Beispiel einiger Restaurantbesucher erklärt, die durch Liebesbindungen „gebunden“ sind und verschiedene Weine in einem Glas und einer Flasche bestellen müssen. Sie können sich im Voraus auf eine Strategie einigen, aber während des „Spiels“ keine Informationen austauschen.



Die Hauptleistung der Gruppe von Experimentatoren im letzten Experiment ist eine fortschrittliche Technik, die es ermöglichte, Lücken in Bezug auf Ort und Erkennung zu beseitigen. Dazu verwendeten sie zwei Diamantdetektoren (an den Punkten A und C im obigen Diagramm) und einen Signalteiler in der Mitte zwischen ihnen. Elektronenspins wurden unter Verwendung von Mikrowellen- und Laserpulsen in Detektoren auf gegenüberliegenden Seiten des Campus gemessen. Die Architektur des Aufbaus mit Strahltrennung und Spin-Detektion gekoppelter Elektronen ist so konzipiert, dass die gekoppelten Elektronen während der Messung unter Verwendung einer der bekannten Lücken keine Informationen austauschen konnten.



Das Experiment stellte eine Verletzung des Konzepts des lokalen Realismus dar , das das Prinzip der Lokalität mit der "realistischen" Annahme kombiniert, dass alle Objekte "objektiv vorhandene" Werte ihrer Parameter und Eigenschaften für mögliche Messungen haben, die an diesen Objekten durchgeführt werden können, bevor diese Messungen durchgeführt werden.

In der Realität wurde das Prinzip der Quantenmechanik bestätigt, dass Elektronen keine Eigenschaften haben, bis sie mit einem Detektor beobachtet werden. Bis zu diesem Punkt existieren Partikel in mehreren Zuständen gleichzeitig.

Es stimmt, sagen einige unabhängige Expertendass es eine dritte Lücke gibt, die während des Experiments nicht beseitigt wurde. Tatsache ist, dass die zufällige Trennung von Elektronen mit unterschiedlichen Spins möglicherweise nicht vollständig zufällig ist, sondern mit einer versteckten Regelmäßigkeit auftreten kann. Es ist also zu früh, um mit absoluter Sicherheit über die Verletzung der Relativitätstheorie und die Unrichtigkeit von Einstein zu sprechen.

Nächstes Jahr wird am Massachusetts Institute of Technology ein fortgeschritteneres Experiment durchgeführt, bei dem die Detektoren die Eigenschaften von Photonen aus verschiedenen Teilen der Galaxie überprüfen werden - es wird sicherlich keine der drei Lücken geben.

Source: https://habr.com/ru/post/de385631/