क्वांटम भौतिकी में बेल की प्रमेय की भूमिका

बेल के प्रमेय को आयरिश भौतिक विज्ञानी जॉन स्टीवर्ट बेल (1928-1990) द्वारा परीक्षण के माध्यम से जोड़ा गया था कि क्या कणों के माध्यम से जुड़ा हुआ है या नहीं। बहुत नाजुक स्थिति प्रकाश की गति की तुलना में तेज़ी से जानकारी का संचार करें। विशेष रूप से, प्रमेय कहता है कि स्थानीय छिपे हुए चर का कोई भी सिद्धांत क्वांटम यांत्रिकी के सभी पूर्वानुमानों के लिए जिम्मेदार नहीं हो सकता है। बेल इस प्रमेय को बेल असमानताओं के निर्माण के माध्यम से साबित करता है, जिन्हें प्रयोग में दिखाया गया है क्वांटम भौतिकी प्रणाली, इस प्रकार यह साबित करती है कि स्थानीय छिपे हुए चर सिद्धांतों के दिल में कुछ विचार होना चाहिए असत्य। संपत्ति जो आमतौर पर गिरावट लेती है वह है स्थानीयता - यह विचार कि कोई भी भौतिक प्रभाव तेजी से आगे नहीं बढ़ता हैप्रकाश कि गति.

ऐसी स्थिति में जहां आपके पास दो हैं कणों, ए और बी, जो क्वांटम उलझाव के माध्यम से जुड़े हुए हैं, फिर ए और बी के गुण सहसंबद्ध हैं। उदाहरण के लिए, A का स्पिन 1/2 हो सकता है और स्पिन बी -1 / 2 हो सकता है, या इसके विपरीत। क्वांटम भौतिकी हमें बताता है कि जब तक एक माप नहीं किया जाता है, तब तक ये कण संभावित राज्यों के सुपरपोजिशन में होते हैं। A का स्पिन 1/2 और -1/2 दोनों है। (हमारा लेख देखें

हालाँकि, एक बार जब आप A के स्पिन को मापते हैं, तो आप निश्चित रूप से B के स्पिन के मूल्य को कभी भी सीधे मापने के लिए जानते हैं। (यदि आपके पास स्पिन 1/2 है, तो बी की स्पिन -1/2 होनी चाहिए। यदि A में स्पिन -1/2 है, तो B का स्पिन 1/2 होना चाहिए। कोई अन्य विकल्प नहीं हैं।) बेल के प्रमेय के दिल में पहेली यह है कि कैसे जानकारी बी से कण से संचारित हो जाती है।

जॉन स्टीवर्ट बेल ने मूल रूप से अपने 1964 के पेपर में बेल के प्रमेय के लिए विचार का प्रस्ताव रखा "आइंस्टीन पोडोलस्की रोसेन विरोधाभास पर। "अपने विश्लेषण में, उन्होंने बेल असमानता नामक सूत्र निकाले, जो कि अक्सर स्पिन के बारे में संभाव्य कथन हैं यदि सामान्य संभावना (क्वांटम उलझाव के विपरीत) थे तो कण ए और कण बी को एक दूसरे के साथ सहसंबंधित होना चाहिए काम कर रहे। इन बेल असमानताओं का क्वांटम भौतिकी प्रयोगों द्वारा उल्लंघन किया जाता है, जिसका अर्थ है कि उनकी बुनियादी धारणाएं गलत होना पड़ा, और केवल दो धारणाएं थीं जो बिल को फिट करती थीं - या तो भौतिक वास्तविकता या स्थानीयता थी नाकाम रहने के।

इसका क्या अर्थ है यह समझने के लिए, ऊपर वर्णित प्रयोग पर वापस जाएं। आप कण ए की स्पिन को मापते हैं। ऐसी दो स्थितियां हैं जिनका परिणाम हो सकता है - या तो कण B में तुरंत विपरीत स्पिन होता है, या कण B अभी भी राज्यों के सुपरपोजिशन में है।

यदि कण ए के माप से कण बी तुरंत प्रभावित होता है, तो इसका मतलब है कि स्थानीयता की धारणा का उल्लंघन किया जाता है। दूसरे शब्दों में, किसी भी तरह एक "संदेश" को कण ए से कण बी तक तुरंत मिला, भले ही वे एक महान दूरी से अलग हो सकते हैं। इसका मतलब यह होगा कि क्वांटम यांत्रिकी गैर-स्थानीयता की संपत्ति को प्रदर्शित करता है।

यदि यह तात्कालिक "संदेश" (यानी, गैर-स्थानीयता) जगह नहीं लेता है, तो एकमात्र विकल्प यह है कि कण बी अभी भी राज्यों के सुपरपोजिशन में है। इसलिए कण B के स्पिन का मापन, कण A के मापन से पूरी तरह स्वतंत्र होना चाहिए, और बेल असमानताएं उस समय के प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करती हैं जब ए और बी के स्पिनों को इस स्थिति में सहसंबद्ध किया जाना चाहिए।

प्रयोगों ने भारी रूप से दिखाया है कि बेल असमानताओं का उल्लंघन किया जाता है। इस परिणाम की सबसे आम व्याख्या यह है कि ए और बी के बीच का "संदेश" तात्कालिक है। (विकल्प बी की स्पिन की भौतिक वास्तविकता को अमान्य करना होगा।) इसलिए, क्वांटम यांत्रिकी गैर-स्थानीयता प्रदर्शित करता है।

ध्यान दें: क्वांटम यांत्रिकी में यह गैर-स्थानीयता केवल उन विशिष्ट सूचनाओं से संबंधित है जो दो कणों के बीच उलझी हुई है - उपरोक्त उदाहरण में स्पिन। A के माप का उपयोग किसी भी प्रकार की अन्य सूचना को तुरंत B पर प्रसारित करने के लिए नहीं किया जा सकता है महान दूरियां, और कोई भी अवलोकन करने वाला B स्वतंत्र रूप से यह नहीं बता पाएगा कि A था या नहीं मापा। सम्मानित भौतिकविदों द्वारा व्याख्याओं के विशाल बहुमत के तहत, यह प्रकाश की गति से संचार को तेज नहीं होने देता है।