Er et fenomen som kalles kvanteforvikling virkelig nødvendig for å beskrive den fysiske verden, eller er en eller annen kvanteteori mulig uten vikling? I en ny studie publisert av phys.org har fysikere matematisk bevist at enhver teori med en klassisk grense - når den kan beskrive våre observasjoner av den klassiske verdenen ved å referere til klassisk teori under visse forhold - må innebære forvirring. Derfor, til tross for at viklingen er i strid med den klassiske forståelsen, bør det være en uunngåelig og viktigste egenskap ikke bare for kvanteteori, men også for enhver ikke-klassisk teori, til og med ikke utviklet.
Fysikere som Jonathan Richens fra Imperial College London og University College London, John Selby fra Imperial College London og University of Oxford, og Sabri Al-Safi fra Nottingham Trent University har publisert en artikkel om at sammenfiltring er et uunngåelig trekk ved enhver ikke-klassisk teori, i Physical Review Letters.
"Kvanteteori har mange rare egenskaper i forhold til klassisk teori," sier Richens. “Tradisjonelt studerer vi hvordan den klassiske verden kommer ut av den kvante, men her bestemte vi oss for å snu dette resonnementet for å se hvordan den klassiske verden former den kvante. Så vi viste at en av de merkeligste egenskapene til sistnevnte, kvanteforvikling, er en uunngåelig konsekvens av å gå utover den klassiske teorien, eller kanskje til og med en konsekvens av vår manglende evne til å forlate den klassiske teorien, la den ligge igjen."
Mens det komplette beviset er mye mer detaljert, er den grunnleggende ideen at enhver teori som beskriver virkeligheten til en viss grad skal oppføre seg som en klassisk teori. Dette kravet virker ganske åpenbart, men som fysikere viser, pålegger det alvorlige begrensninger på strukturen til enhver ikke-klassisk teori.
Kvanteteori tilfredsstiller dette kravet om en klassisk grense i dekoherenseprosessen. Når et kvantesystem samhandler med det ytre miljøet, mister det kvantekoherensen, tilknytningen og alt som gjør det kvantum. Dermed blir systemet klassisk og oppfører seg som forventet i klassisk teori.
Fysikere har vist at enhver ikke-klassisk teori som rekonstruerer en klassisk teori, må inneholde sammenfiltrede tilstander. For å bevise dette gikk de fra det motsatte: antar at en slik teori ikke har noen sammenvikling. Og så viste de at uten teinering må enhver teori som rekonstruerer en klassisk teori være selve klassikken - og dette strider mot den opprinnelige hypotesen om at en slik teori må være ikke-klassisk. Dette resultatet betyr at antagelsen om at det ikke er noen sammenfletting i en slik teori vil være falsk, noe som betyr at enhver teori av denne typen må ha den.
Dette resultatet kan bare være begynnelsen på mange andre relaterte funn, da det åpner muligheten for at andre fysiske trekk ved kvanteteori kan reproduseres ganske enkelt ved å kreve at teorien har en klassisk grense. Fysikere antyder at funksjoner som informativ årsakssammenheng, bitsymmetri og makroskopisk lokalitet kan bevises gjennom dette eneste kravet. Disse resultatene gir også et klarere bilde av hvordan enhver fremtidig ikke-klassisk post-kvante teori skal se ut.
"Mine fremtidige mål er å se om Bells ikke-lokalitet også kan læres av eksistensen av den klassiske grensen," sier Richens. "Det ville være interessant om alle teoriene som erstatter den klassiske teorien ville bryte med lokal realisme."
Kampanjevideo:
Lokal realisme er en kombinasjon av lokalitetsprinsippet med den "realistiske" antagelsen om at alle objekter har "objektivt eksisterende" verdier av parametere og egenskaper for eventuelle målinger som kan gjøres på disse objektene før disse målingene blir gjort. Einstein, som tilsynelatende var en tilhenger av lokal realisme, likte å si i denne forbindelse at månen ikke forsvinner fra himmelen, selv om ingen observerer den. Dataene fra moderne kvantemekanikk, basert på de utførte eksperimentene, sår tvil om tilstrekkelig modellen til lokal realisme til "virkeligheten" av virkeligheten.
Ilya Khel
