Исследование границ квантовых корреляций. Валерий Жиглов

корреляции представляют собой явление, при котором состояния двух или более квантовых систем оказываются связанными таким образом, что измерение одной системы немедленно влияет на состояние другой, независимо от расстояния между ними. Это явление, известное как запутанность, было впервые описано в работах Альберта Эйнштейна, Бориса Подольского и Владимира Розена в 1935 году, в их знаменитой статье о парадоксе ЭПР (Эйнштейн-Подольский-Розен). ЭПР-статья поставила под сомнение полноту квантовой механики и привела к дальнейшим исследованиям в области квантовой информации.

      ▎3.2. Классические и квантовые корреляции

      Классические корреляции, такие как те, что наблюдаются в классической статистике, могут быть объяснены с помощью классических законов физики. Однако квантовые корреляции, как правило, выходят за рамки классических представлений. Важными работами в этой области являются:

      • Bell’s Theorem (1964): Джон Белл показал, что никакая локальная скрытая переменная не может объяснить результаты экспериментов по запутанности. Его теорема и последующие эксперименты (например, работы Алана Аспе) подтвердили, что квантовые корреляции действительно существуют и не могут быть объяснены классическими концепциями.

      • Работы по квантовой запутанности: Исследования запутанных состояний, включая состояния типа |ψ⟩ = (|00⟩ + |11⟩) /√2, продемонстрировали, что такие состояния могут использоваться в квантовых вычислениях и квантовой криптографии.

      ▎3.3. Контекстуальность в квантовой механике

      Контекстуальность – это концепция, которая указывает на то, что результаты измерений зависят от контекста, в котором они проводятся. Важные работы, касающиеся контекстуальности:

      • Работы по контекстуальности: Исследования, проведенные такими учеными, как Мартин Зукко и другие, показали, что контекстуальность является важной характеристикой квантовых систем. В частности, они продемонстрировали, что в некоторых случаях результаты измерений нельзя предсказать без учета других измерений, которые могут быть проведены.

      • Критерии контекстуальности: Введение различных критериев для определения контекстуальности, таких как критерий Клаузиуса, позволяет формально оценивать, является ли система контекстуальной или нет.

      ▎3.4. Экспериментальные подтверждения

      Существует множество экспериментов, подтверждающих как квантовые корреляции, так и контекстуальность:

      • Bell-тесты: Эксперименты, основанные на теореме Белла, предоставили убедительные доказательства существования квантовых корреляций. Эти эксперименты включают в себя тестирование различных наборов измерений и проверку неравенств Белла.

      • Эксперименты по контекстуальности: Совсем недавно были проведены эксперименты, которые показали контекстуальность в различных квантовых системах, таких как поляризационные состояния фотонов и спиновые системы. Эти эксперименты подтвердили, что результаты измерений зависят от выбора других измерений, проводимых в тот же момент времени.

      ▎3.5.