아마도 양자 역학의 가장 유명한 특징은 아마도 비 지역성 일 것입니다. 파트너가 몇 마일 떨어진 곳에있는 얽힌 쌍의 입자를 측정하고, 측정은 중재 공간을 찢어 파트너에게 즉각적으로 영향을 미치는 것으로 보입니다. 이“Albert Einstein이 불렀 듯이, 멀리서의 으스스한 행동”은 양자 이론의 테스트의 주요 초점이었습니다.
“비 국소성은 훌륭합니다. 스페인 세비야 대학교의 물리학자인 Adán Cabello는 말했다.
그러나 Cabello와 다른 사람들은 양자 역학의 덜 알려져 있지만 똑같이 마법적인 측면을 조사하는 데 관심이 있습니다 :상황. 맥락에 따르면 입자의 위치 또는 편광과 같은 입자의 특성은 측정의 맥락에서만 존재한다고 말합니다. 입자의 속성을 고정 된 값을 가진 것으로 생각하는 대신, 언어로 된 단어처럼 더 많이 고려하십시오.“시간은 화살표처럼 날아갑니다. 과일은 바나나처럼 날아갑니다.”
맥락은 50 년 넘게 비 국방성의 그림자에서 살았지만, 양자 물리학 자들은 이제 비 국소성보다 양자 시스템의 특징적인 특징을 더 많이 고려합니다. 예를 들어, 단일 입자는 입자가 한 위치에 있기 때문에“비 지역성에 대해 생각조차 할 수없는”양자 시스템이라고 브라질의 상파울루 대학교의 물리학 자 Bárbara Amaral은 말했다. "그러므로 [맥락]은 어떤 의미에서 더 일반적이며, 이것이 양자 시스템의 힘을 실제로 이해하고 양자 이론이 왜 그런지 더 깊이 들어가는 데 중요하다고 생각합니다."
.연구원들은 또한 양자 컴퓨터가 일반 컴퓨터가 할 수없는 것을 효율적으로 해결할 수있는 맥락과 문제 사이의 감도 링크를 발견했습니다. 이러한 링크를 조사하면 연구원들이 새로운 양자 컴퓨팅 접근법 및 알고리즘을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.
그리고 새로운 이론적 관심이 새로워지면서 우리의 세계가 실제로 맥락 적이라는 것을 증명하기위한 실험적인 노력이 나옵니다. 2 월, Cabello는 중국 베이징에있는 Tsinghua University의 Kihwan Kim과 공동으로 상황에 대한 최초의 허점없는 실험 테스트를 수행했다고 주장하는 논문을 발표했습니다.
117 번째 방향
북 아일랜드 물리학 자 John Stewart Bell은 양자 시스템이 비 국소적 일 수 있음을 보여주는 것으로 널리 알려져 있습니다. 그는 두 개의 얽힌 입자의 측정 결과를 비교함으로써 1965 년의 시조 정리와 함께 입자들 사이의 높은 상관 관계가 각각의 별도의 특성을 정의하는 로컬 "숨겨진 변수"의 관점에서 설명 할 수 없음을 보여 주었다. 얽힌 쌍에 포함 된 정보는 입자간에 비 국소적으로 공유해야합니다.
벨은 또한 맥락에 대해 비슷한 정리를 증명했다. 그와 별도로 Simon Kochen과 Ernst Specker는 양자 시스템이 가능한 모든 상황에서 모든 속성의 값을 정의하는 숨겨진 변수를 갖는 것이 불가능하다는 것을 보여주었습니다.
.Kochen과 Specker의 증거 버전에서는 Spin이라는 양자 특성을 가진 단일 입자를 고려하여 크기와 방향이 모두 있습니다. 방향을 따라 스핀의 크기를 측정하면 항상 두 가지 결과 중 하나가됩니다. 1 또는 0. 연구원들은 다음과 같이 물었습니다. 입자가 측정하기 전에 가능한 모든 측정 결과가 무엇인지 비밀리에“알고”가능합니까? 다시 말해, 가능한 모든 측정의 모든 결과에 한 번에 고정 된 값 (숨겨진 변수)을 할당 할 수 있습니까?
양자 이론에 따르면 세 수직 방향을 따라 스핀의 크기는“101 규칙”에 순종해야한다고 말합니다. 두 측정의 결과는 1이어야하고 다른 측정 결과는 0이어야합니다. Kochen과 Specker는이 규칙을 사용하여 모순에 도달해야합니다. 첫째, 그들은 각 입자가 각 스핀 방향에 대해 고정 된 고유 한 값을 가지고 있다고 가정했다. 그런 다음 독특한 방향을 따라 가상의 스핀 측정을 수행하여 결과에 0 또는 1을 할당했습니다. 그런 다음 가상 측정 방향을 반복적으로 회전시키고 다시 측정했습니다. 매번 결과에 값을 자유롭게 할당하거나 이전에 고려했던 방향과 함께 101 규칙을 충족시키기 위해 값이 무엇인지 추론 할 때마다.
.그들은 117 번째 방향으로 모순이 자라날 때까지 계속되었습니다. 그들이 이전 에이 방향을 따라 스핀에 0의 값을 할당했지만 101 규칙은 이제 스핀이 1이어야한다는 것을 지시하고있었습니다. 측정 결과는 0과 1을 모두 반환 할 수 없었습니다. 따라서 물리학 자들은 입자가 문맥에 관계없이 동일하게 유지되는 고정 된 숨겨진 변수를 가질 수 없다고 결론지었습니다.
.증거는 양자 이론이 맥락을 요구한다는 것을 나타내었지만, 단일 입자의 117 동시 측정을 통해 실제로 이것을 입증 할 방법은 없었다. 물리학 자들은 그 후 여러 얽힌 입자를 포함하는 원래의 벨-코 첸 스펙커 정리의보다 실용적이고 실험적으로 구현 가능한 버전을 고안했습니다. 여기서 한 입자의 특정 측정은 다른 입자에 대한“컨텍스트”를 정의합니다.
.질문 별 질문
2009 년, 현실의 근본적인 패브릭의 겉보기에 난해한 측면 인 맥락은 직접적인 적용을 얻었습니다. 원래 Bell-Kochen-specker 정리의 단순화 된 버전 중 하나는 기본 양자 계산과 동등한 것으로 나타났습니다.
.창시자 인 David Mermin 이후 Mermin 's Star라는 증거는 3 개의 얽힌 양자 비트 또는 큐 비트로 만들 수있는 상황에 맞는 측정의 다양한 조합을 고려했습니다. 이전 측정이 후기 측정 결과를 어떻게 형성하는지에 대한 논리는 측정 기반 양자 컴퓨팅이라는 접근법의 기초가되었습니다. 이 발견은 양자 컴퓨터가 고전적인 컴퓨터보다 특정 문제를 더 빨리 해결할 수있는 이유에 대한 맥락이 핵심 일 수 있다고 제안했다.
브리티시 컬럼비아 대학교의 물리학 자이자 측정 기반 양자 컴퓨팅의 개척자 인 Robert Raussendorf는 양자 컴퓨터가 일부 작업에서 클래식 컴퓨터를이기려면 상황에 따라 상황이 필요하다는 것을 보여 주지만 전체 이야기라고 생각하지는 않습니다. 맥락이 Quantum Computers에 힘을 가하는지 여부는“아마도 정확히 올바른 질문이 아닐 것”이라고 그는 말했다. “그러나 우리는 질문에 의문을 제기해야합니다. 그래서 우리는 묻는 방법을 이해하는 질문을합니다. 우리는 답을 얻습니다. 우리는 다음 질문을합니다.”
허점이없는 테스트
일부 연구자들은 Bell, Kochen 및 Specker의 결론에 대한 허점을 제안했습니다. 그들은 맥락 독립적 인 숨겨진 변수가 결정적으로 배제되지 않았다고 주장한다.
2 월에 Cabello와 Kim은“허점이없는”Bell-Kochen-specker 실험을 통해 모든 그럴듯한 허점을 닫았다 고 발표했습니다.
이 실험은 하나의 이온에서의 측정 선택이 다른 이온에 대한 컨텍스트를 정의하는 다양한 방향으로 얽힌 2 개의 갇힌 이온의 스핀을 측정하는 것을 수반했다. 물리학 자들은 한 이온을 측정하는 것이 다른 이온에 물리적으로 영향을 미치지는 않지만 상황이 바뀌어 두 번째 이온 측정 결과가 바뀌 었음을 보여주었습니다.
.회의론자들은 다음과 같이 묻습니다. 첫 번째 측정에 의해 생성 된 맥락이 실험에서 실험마다 다를 수있는 다른 조건보다는 두 번째 측정 결과가 변경되었다고 확신 할 수 있습니까? Cabello와 Kim은 수천 개의 측정 세트를 수행하고 컨텍스트가 그렇지 않으면 결과가 변경되지 않음을 보여 줌으로써이“선명도 허점”을 닫았습니다. 이것과 다른 허점을 배제한 후, 그들은 결과에 대한 유일한 합리적인 설명은 맥락이라고 결론을 내 렸습니다.
Cabello와 다른 사람들은 이러한 실험이 미래에 사용되어 양자 컴퓨팅 장치의 맥락 수준 (따라서 힘)을 테스트 할 수 있다고 생각합니다.
Cabello는“세상이 어떻게 작동하는지 정말로 이해하고 싶다면 양자 맥락의 세부 사항에 들어가야합니다.”
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