בדיקת אי-שוויון בל או CHSH (קלוזר-הורן-שימוני-הולט) ממלאת תפקיד מכריע בחקירת העקרונות הבסיסיים של מכניקת הקוונטים, במיוחד הנוגעת למקומיות ולריאליזם. ההפרה של אי השוויון של Bell או CHSH מעידה על כך שלא ניתן להסביר את התחזיות של מכניקת הקוונטים על ידי תיאוריות של משתנים נסתרים מקומיים, הנצמדים הן למקומיות והן לריאליזם. עם זאת, חיוני להעמיק במושגים של מקומיות וריאליזם כדי להבין את ההשלכות של הפרות אלו על אופייה של מכניקת הקוונטים.
מקומיות בפיזיקה מתייחסת לרעיון שלאירועים רחוקים לא תהיה השפעה ישירה זה על זה אם הם מופרדים כמו חלל, כלומר מידע אינו יכול לנוע מהר יותר ממהירות האור. ריאליזם, לעומת זאת, טוען שלמערכות פיזיקליות יש תכונות מוגדרות היטב ללא תלות בתצפית או מדידה. ההפרה של אי השוויון בל או CHSH מצביעה על כך שלפחות אחד מהעקרונות הללו, מקומיות או ריאליזם, אינו נשמר בעולם הקוונטי.
כאשר אי-שוויון של Bell או CHSH מופרים בניסויים, זה מרמז שמכניקת הקוונטים מאפשרת מתאמים בין חלקיקים מרוחקים שלא ניתן להסביר על ידי הפיזיקה הקלאסית. מתאמים אלה, הידועים בשם הסתבכות, הם סימן היכר של מכניקת הקוונטים ואומתו ניסיוני במחקרים רבים. חלקיקים מסתבכים מציגים מתאם חזק כך שהמדידה של חלקיק אחד קובעת באופן מיידי את מצבו של השני, ללא קשר למרחק המפריד ביניהם.
ההפרה של אי השוויון של Bell או CHSH מוכיחה שמתאמים אלו חזקים יותר ממה שניתן להסביר על ידי תיאוריות של משתנים נסתרים מקומיים, המניחות את קיומן של תכונות קבועות מראש עבור חלקיקים שקובעים את התנהגותם. לעומת זאת, מכניקת הקוונטים מציעה כי לחלקיקים אין תכונות מוגדרות לפני המדידה וכי התנהגותם היא הסתברותית מטבעה.
לכן, הפרת אי-השוויון של Bell או CHSH אינה מרמזת על הפרה של מקומיות אלא מאתגרת את הרעיון הקלאסי של ריאליזם, מה שמעיד על כך שמכניקת הקוונטים עשויה להיות כרוכה באקראיות אינהרנטית ובקורלציות לא-מקומיות המתנגדות לפרשנות מציאותית גרידא. יש לכך השלכות עמוקות על הבנתנו את טבעה הבסיסי של המציאות ואת המגבלות של הפיזיקה הקלאסית בהסבר תופעות קוונטיות.
בדיקת אי השוויון של Bell או CHSH מספקת עדות חזקה לכך שמכניקת הקוונטים מתעלה מעל אינטואיציות קלאסיות של מקומיות וריאליזם, ופותחת אפיקים חדשים לחקר התכונות המסתוריות והמנוגדות לאינטואיציה של עולם הקוונטים.
שאלות ותשובות אחרונות אחרות בנושא אי שוויון CHSH:
- תאר את המאמצים המתמשכים לתכנן ניסויים שיכולים לחסל את כל הפרצות בו זמנית ולספק ראיות חזקות עוד יותר נגד הריאליזם המקומי.
- מהן הפרצות שטופלו בניסויים הבודקים את אי השוויון CHSH, ומדוע חשוב להעלים אותן?
- כיצד אליס ובוב משתמשים במצב הסבוך המשותף שלהם כדי ליצור מתאמים לא מקומיים במשחק CHSH?
- הסבר את אי השוויון CHSH ואת משמעותו בבדיקת התחזיות של מכניקת הקוונטים מול ריאליזם מקומי.
- מהי הסתבכות קוונטית וכיצד היא שונה מקורלציות קלאסיות?
עוד שאלות ותשובות:
- שדה: מידע קוונטי
- תכנית: יסודות המידע הקוונטי של EITC/QI/QIF (ללכת לתוכנית ההסמכה)
- שיעור: הסתבכות קוונטית (עבור לשיעור בנושא)
- נושא: אי שוויון CHSH (עבור לנושא קשור)