Что делает так, что квантовая механика не нарушает локальность в запутанности, а теории скрытых переменных это делают?
В неравенстве Белла говорится, что теории скрытых переменных должны нарушать локальность, чтобы соответствовать результату эксперимента. Но почему, с другой стороны, квантовая механика способна сохранять локальность?
В Интернете я нашел два объяснения того, почему квантовая механика не нарушает локальность в запутанности:
Поскольку вы не можете выбрать, во что коллапсирует частица, технически вы не можете передавать информацию быстрее скорости света.
Вы не обмениваетесь информацией быстрее света, потому что вы обмениваетесь информацией только тогда, когда два наблюдателя собираются вместе и сравнивают результат, а этот процесс не быстрее света.
Итак, во-первых, что правильно? И почему теории скрытых переменных не могут использовать такое же объяснение?
Кроме того, квантовая механика заметила, что если вы наблюдаете за одной частицей, она немедленно сожмет другую. Значит ли это, что сигнал «эй, меня заметили, так что иди, рухни» не считается частью общения быстрее света? Я имею в виду, что гравитационные волны распространяются только со скоростью света. Итак, если вы рассматриваете коллапс как разрушение структуры волны в волновой функции, она не должна быть способна немедленно схлопнуть другую частицу, не так ли?
Утверждение 2 верно. Никакая информация не передается до тех пор, пока не будут сведены воедино результаты измерений. Хотя у Алисы есть некоторая информация, относящаяся к корреляции, которая будет найдена, у нее нет информации о том, какое измерение решил выполнить Боб, поэтому она не может ничего сказать об этом до определенного момента. Точно так же не существует измерения, которое может выполнить Боб и которое могло бы сказать ему что-либо об измерении Алисы или даже о том, выполняла ли Алиса измерение. Нельзя сказать, например, что волновая функция Боба рухнула из-за измерения Алисы. Это не так.
Изменение волновой функции Алисы для частицы Боба не является физическим изменением. Это всего лишь изменение информации, которое модифицирует вероятности и приводит к другим статистическим результатам, чем если бы существовал физический механизм, связывающий частицы. Именно это на самом деле сказал Белл, резюмируя результаты своей теоремы.
«В теории, в которой параметры добавляются к квантовой механике для определения результатов отдельных измерений без изменения статистических предсказаний, должен существовать механизм, с помощью которого настройка одного измерительного прибора может влиять на показания другого прибора, каким бы удаленным он ни был. Более того, задействованный сигнал должен распространяться мгновенно». - Джон Стюарт Белл, 1964, О парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена.
Это не говорит о том, что сигнал распространяется мгновенно, а только о том, что он должен был бы распространяться мгновенно, если бы существовало какое-либо классическое объяснение. Поскольку статистические результаты квантовой механики наблюдаются, не может быть классического детерминистского объяснения результатов квантовой механики.
Я не думаю, что неравенства Белла утверждают, что теории скрытых переменных должны нарушать локальность, они просто утверждают, что любая теория, стремящаяся сопоставить экспериментальные результаты квантовой механики, должна уважать эти неравенства. Теории скрытых переменных терпят неудачу в этом.
Что касается вашего второго вопроса, вероятно, не стоит думать о запутанной частице как об общении. Запутанность — это, по сути, корреляция. Когда мы наблюдаем запутанные частицы, их квантовое состояние будет коррелировать друг с другом, тогда как наблюдение за двумя идентичными незапутанными частицами даст совершенно случайные результаты.
Норберт Шух