Skip to main content

Världen är inte icke-kontextuell och realistisk visar nytt experiment

Pressmeddelande   •   Jul 10, 2013 11:17 CEST

I en nyligen publicerad artikel i tidskriften Scientific Reports har forskare, från Stockholms universitet och Universidad de Sevilla, genom experiment skapat uppsättningar av tillstånd och mätningar för att visa uppkomsten av korrelationer i mätningar på den enklaste varianten av kvantsystem, så kallade ”qutritar”. Resultaten visar god överensstämmelse med kvantmekaniska förutsägelser.

Kvantmekanik är utan tvekan den mest korrekta och framgångsrika teorin i vetenskapens historia. Dess förutsägelser har bekräftats i ett flertal experiment och dess kraft ligger bakom det mesta av modern teknik. Ändå har teorin förbryllande aspekter, särskilt sin ovilja att tillåta en mer fullständig beskrivning i termer av "dolda" variabler.

– I vardagslivet är det ingen motsättning att anta att föremål som bollar och mynt har förutbestämda egenskaper som position och hastighet som är oberoende av om man verkligen mäter dem eller inte. Men enligt kvantmekaniken motsvarar resultaten av experiment på system som atomer och fotoner inte förutbestämda egenskaper. En naturlig och grundläggande fråga är ”Vilket är det enklaste experiment där skillnaden mellan klassisk och kvantfysik kan observeras?”, säger Mohamed Bourennane, professor vid Fysikum, Stockholms universitet.

Först med experiment som visar ett icke-klassiskt resultat
År 1978 introducerade Wright det enklaste experimentet som producerar klassiskt omöjliga resultat. Det enklaste kvantsystem där man kan testa denna brytning är ett trenivåsystem, vanligen kallat en "qutrit".

– Vi är först med att utföra detta enklaste experiment som visar ett icke-klassiskt resultat. Det är det enklaste experimentet av två skäl. För det första eftersom det utförs på det enklaste systemet i vilket en konflikt mellan klassisk teori och kvantmekanik uppstår. För det andra eftersom experimentet testar sannolikheterna för den enklaste uppsättning påståenden så att kvantmekaniken bryter den klassiska gränsen, säger Mohamed Bourennane.

Einstein menade att kvantmekaniken är ofullständig
I Einsteins mest citerade artikel, ett gemensamt arbete med Podolsky och Rosen från 1935, hävdade han att kvantmekaniken är en ofullständig teori. Effekten de använde sig av för att föra sin argumentation var snärjelse. 1964 visade Bell att kvantmekaniken inte kan kompletteras med dolda variabler och, ännu viktigare, visade att det är möjligt att experimentellt utesluta teorier baserade på lokala dolda variabler genom att göra särskilda mätningar på två snärjda partiklar.

Icke-klassiska korrelationer kan observeras genom mätningar
1967 visade Kochen och Specker att det även för system med en enskild partikel kan finnas en konflikt mellan kvantmekanik och teorier baserade på icke-kontextuella dolda variabler. Icke-kontextualitet är en egenskap hos klassisk fysik; resultatet av en mätning påverkas inte av andra mätningar som utförs på samma system. 2008 påpekade Klyachko och Cabello oberoende av varandra att icke-klassiska korrelationer kan observeras genom att utföra en sekvens av kompatibla mätningar på system av enskilda partiklar.

– I detta arbete har vi utformat ett experiment som skapar den uppsättning tillstånd och mätningar som behövs för att visa uppkomsten av kvantmekaniska korrelationer i sekventiella mätningar på qutritar. Våra experimentella resultat visar god överensstämmelse med kvantmekaniska förutsägelser, säger Johan Ahrens, doktorand vid Fysikum, Stockholms universitet.

Publikation
Ahrens, J., Amselem, E., Cabello, A. & Bourennane, M. Two Fundamental Experimental Tests of Nonclassicality with Qutrits. Science Report 3, 2170; DOI:10.1038/srep02170 (2013).

För ytterligare information
Mohamed Bourennane, professor vid Fysikum, Stockholms universitet, tfn 08-55 37 87 36, mobil 070-565 27 30, e-post boure@fysik.su.se

Johan Ahrens, doktorand vid Fysikum, Stockholms universitet, tfn 08-55 37 86 88, e-post johan.ahrens@fysik.su.se

Stockholms universitet är ett av Europas ledande universitet i en av världens mest dynamiska huvudstäder. Hos oss är fler än 60 000 studenter, 1800 doktorander och 5000 medarbetare verksamma inom det naturvetenskapliga och humanistisk-samhällsvetenskapliga området. En relation med Stockholms universitet är meriterande oavsett om du är student, forskare eller intressent. Hos oss ger utbildning och forskning resultat. www.su.se

Kommentarer (0)

Lägg till kommentar

Kommentera