連續不等 量子力學詮釋 貝爾不等式和CHSH不等式

2021-10-14 18:25:28 字數 1192 閱讀 6228

關於量子力學的詮釋有很多種,其中較為著名的有統計詮釋和隱變數理論。統計詮釋我就不多做討論了,隱變數理論的思想主要是排除隨機結果,認為量子測量的結果是由一些目前尚未知道的引數所控制的,這些引數稱為隱變數。知道了這些隱變數的值,就可以**測量結果。其中隱變數理論又分為局域隱變數理論和非局域隱變數理論。

局域隱變數理論是符合相對論時空觀的,亦即測量的作用不會超過光速,非局域隱變數理論則不排除超光速的測量影響。著名的貝爾不等式和 chsh 不等式都是在局域隱變數理論的框架下推導得到的,因此它們可以用以檢驗局域隱變數理論。近代的多次實驗都否定了局域隱變數理論。下文給出詳細推導貝爾不等式和 chsh 不等式的方法。

背景知識:

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以中性

由於角動量守恆,必有

用 表示固定

、 方向時多次測量的

的平均值,在局域隱變數理論上,

,於是:

其中 是隱變數的概率密度函式,推導過程用到了

式。注意到

,於是:

由於 ,

,上式取絕對值可得:

此結果就是

貝爾不等式

如果考慮四個不同的方向 、 、

、 ,注意

、 ,那麼

與 其中必有乙個為

,另乙個為

,於是:

上式兩邊乘以

並對 積分再取絕對值可得:

此為chsh 不等式

下面說明貝爾不等式和 chsh 不等式是和量子力學的統計詮釋不相容的。

根據量子力學的統計詮釋,可以計算得:

其中 。

於是,在貝爾不等式中取

與 相夾

、 與

相夾 ,

與 相夾

,這三個平行於同一平面,那麼由量子力學立即得到違背貝爾不等式的結果。

同樣,在 chsh 不等式上,取四個不同的單位向量 、 、

、 平行於同一平面,並且依次相夾

,這時的量子力學結果違背 chsh 不等式。

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