ベルの不等式とは何か(CHSH不等式)

Summary

量子力学と局所実在論の違いを示すために提案されたベルの不等式について。この不等式から実験結果と矛盾しないのは量子力学であることが示され、量子力学がこの世界の本質に最も近い理論であることがわかる。

Takeaways

• 😊 ベルの不等式は量子力学の基本原理と局所実在論の矛盾を明らかにした
• 🤔 局所実在論とは情報が瞬時に伝わらず、測定前から値が決まっているという考え方
• 💡 ベルが隠れた変数の概念を使って局所実在論を式化した
• 📈 Cという相関の値が局所実在論ならば2以下に収まるはずだが、実験で2を超えた
• 😮 量子力学ではCの値を2のルート2まで生成でき、実験で確かめられた
• 🚫 局所実在論では記述できない量子現象が実証された
• 👍 現時点では量子力学がこの世界の本質に最も近い理論だとわかった
• 🤝 局所実在論と量子力学は相入れない存在であることが分かった
• 🔬 将来的には量子力学も超える理論が必要かもしれない
• 📚 ベルの不等式は量子力学の解釈に大きな影響を与えた

Q & A

ベルの不等式とは何ですか?

ベルの不等式は、量子力学的な世界を局所実在論的に記述できるかどうかを検証するために導かれた不等式です。量子力学では状態が確率的に決まっているのに対し、局所実在論では隠れた変数によって状態が決定論的に決まっていると考えます。

なぜベルの不等式は重要だと考えられているのですか?

ベルの不等式は、世界の最も基本的な本質に迫ることができる点で重要視されています。また、数学的に複雑ではなくシンプルな不等式であるにも関わらず、深遠な洞察をもたらすことができる点も特徴です。

局所実在論とは何のことですか?

局所実在論とは、情報が光速を超えて瞬時に伝わらない局所性と、観測前の状態が既に決定論的に決まっている実在性、の2つの性質を満たす世界観のことをいいます。

ベルの不等式から何がわかったのですか?

ベルの不等式から、世界は局所実在論では記述できない現象があることがわかりました。つまり量子力学的な世界観は局所実在論と相入れないことが実験的に示されたのです。

Cの値とは何ですか?

Cの値とは、ベルの不等式の中心となる相関の組み合わせ量です。粒子の観測データからこのCの値を計算し、局所実在論が正しければその絶対値は2以下に収まるはずです。

なぜ遅延選択が大切なのですか?

遅延選択、つまり観測直前にどの観測量を測定するかをランダムに選択することが大切です。これによって因果律を保証し、局所性を満たすことができるためです。

隠れた変数とは何ですか?

隠れた変数とは、観測される状態を内在的に決定していると想定される変数です。これは局所実在論の構成要素で、我々の知覚の及ばない隠れメカニズムが結果を決めているとする考え方です。

なぜ量子力学と局所実在論は相入れないのですか?

量子力学では状態が確率的に決まるのに対し、局所実在論では隠れた変数によって状態が決定論的に決まるとするため、両者は相容れません。ベルの不等式の結果はそのことを如実に示しているのです。

チルソン限界とは何ですか?

チルソン限界とは、量子力学に基づいて作り得るCの値の最大値です。√2倍の2√2になり、これが理論的限界だとわかっています。

なぜアインシュタインは量子力学を嫌っていたのですか?

アインシュタインは決定論性を重視していました。しかし量子力学では状態が確率的にしか決まらず、測定するまで値が定まらない点を嫌っていたためです。