Есть ли ручной способ объяснить, что означает квантовая корреляция?

Есть ли простой способ объяснить разницу между классической и истинно квантовой корреляцией человеку, не занимающемуся квантовой механикой, который имеет базовое представление о классической корреляции?

Я имею в виду, что без привлечения квантовой механики простое неравенство Белла типа CHSH можно объяснить и без него — возможно, с немного большей математикой, чем я ищу, но, что более важно, неклассическая корреляция не обязательно подразумевает нарушение Белла.

Кто-нибудь нашел успешный подход к объяснению квантовой корреляции неспециалистам? Даже частично успешные подходы были бы полезны.

Я обычно описываю скрытые переменные (частица А и частица Б решают, как они будут реагировать на различные измерения и т. д.), а затем говорю, что квант выходит за рамки этого. Потом говорят "можете привести конкретный пример?" а я объясняю ЧШ. Обычно эта линия разговора заканчивается не очень хорошо. Так что я тоже заинтересован в лучшем способе объяснить это.

Ответы (2)

Мне особенно нравится парадокс Мермина (также известный как парадокс ГХЦ), потому что его можно понять, ничего не зная о теории вероятностей.

В основном это происходит следующим образом:

У вас есть определенное запутанное состояние трех частиц, называемое состоянием GHZ. На каждой из частиц можно сделать одно из двух измерений, Икс и Д , и в обоих случаях вы можете получить либо + 1 или 1 в результате. Конечно, вы можете независимо выбирать для каждой отдельной частицы состояния, измеряете ли вы Икс или Д в теме.

Если вы посмотрите на результаты измерения любой отдельной частицы состояния, вы обнаружите, что у вас случайным образом либо + 1 или 1 . Однако, если вы посмотрите на полный набор измерений, вы заметите закономерность:

Всякий раз, когда вы измеряете Икс ровно на одной из запутанных частиц, и Д на двух других вы заметите, что произведение всех трех результатов измерения всегда равно 1 . Это имеет место независимо от того, для какой из трех частиц вы измеряете Икс .

Теперь это еще не будет проблемой: это совместимо с предположением, что каждое значение измерения предопределено. Быть Икс я результат измерения Икс на частице я , и у я результат измерения Д на частице я . Тогда приведенный выше факт означает, что мы имеем три уравнения Икс 1 у 2 у 3 "=" 1 , у 1 Икс 2 у 3 "=" 1 и у 1 у 2 Икс 3 "=" 1 .

Теперь мы можем просто перемножить эти три члена вместе и использовать тот факт, что каждый у я либо + 1 или 1 , и поэтому у я 2 "=" 1 , мы получаем:

Икс 1 Икс 2 Икс 3 "=" Икс 1 у 2 у 3 у 1 Икс 2 у 3 у 1 у 2 Икс 3 "=" ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) "=" 1

Поэтому мы ожидаем, что если мы измерим Икс на всех трех частицах мы также находим, что произведение трех значений равно 1 .

Однако квантовая механика говорит нам, а эксперимент подтверждает (в пределах погрешности измерения), что если мы измерим Икс для всех трех частиц произведение трех результатов измерения всегда равно + 1 .

Вы можете попробовать что-то вроде этого. Предположим, у вас есть два электрона в синглетном состоянии. Вы можете измерить спин электрона по трем направлениям x, y, z. Независимо от направления, в котором вы измеряете вращение, вероятность подняться или опуститься составляет 1/2. Если вы измерите спин x обоих электронов и сравните результаты, вы обнаружите, что они противоположны: если спин одного из электронов направлен вверх, спин другого будет направлен вниз. Если вы измеряете электроны в разных направлениях (например, вы измеряете спин в направлении x одного электрона и измеряете другой в направлении z), вероятность того, что они совпадут, будет равна 1/2. Итак, если спины были определены заранее, как могло случиться, что они совпадают, когда вы делаете одни измерения, но не совпадают, когда вы делаете другие?