Teste de sino - Bell test

Parte de uma série de artigos sobre
Mecânica quântica
${\ displaystyle i \ hbar {\ frac {\ partial} {\ partial t}} | \ psi (t) \ rangle = {\ hat {H}} | \ psi (t) \ rangle}$ Equação de Schrödinger
Introdução Glossário História
Fundo Mecânica clássica Velha teoria quântica Notação de sutiã Hamiltoniano Interferência
Fundamentos Complementaridade Decoerência Emaranhamento Nível de energia Medição Não localidade Número quântico Estado Sobreposição Simetria Tunelamento Incerteza Função de onda  ( recolher )
Experimentos Desigualdade de Bell Davisson – Germer Fenda dupla Elitzur-Vaidman Franck – Hertz Desigualdade de Leggett-Garg Mach – Zehnder Popper Borracha quântica  ( escolha retardada ) gato de Schrodinger Stern – Gerlach Escolha atrasada de Wheeler
Formulações Visão geral Heisenberg Interação Matriz Espaço de fase Schrödinger Soma sobre histórias (integral do caminho)
Equações Dirac Klein – Gordon Pauli Rydberg Schrödinger
Interpretações Visão geral Bayesiano Histórias consistentes Copenhague de Broglie – Bohm Conjunto Variável oculta Muitos mundos Colapso objetivo Lógica quântica Relacional Transacional
Tópicos avançados Mecânica quântica relativística Teoria quântica de campos Ciência da informação quântica Computação quântica Caos quântico Matriz de densidade Teoria de dispersão Mecânica estatística quântica Aprendizado de máquina quântico
Cientistas Aharonov Sino Blackett Bloch Bohm Bohr Nascer Bose de Broglie Candlin Compton Dirac Davisson Debye Ehrenfest Einstein Everett Fock Fermi Feynman Glauber Gutzwiller Heisenberg Hilbert Jordânia Kramers Pauli Cordeiro Landau Laue Moseley Millikan Onnes Planck Rabi Raman Rydberg Schrödinger Sommerfeld von Neumann Weyl Wien Wigner Zeeman Zeilinger
v t e

Um teste de Bell , também conhecido como teste de desigualdade de Bell ou experimento de Bell , é um experimento de física do mundo real projetado para testar a teoria da mecânica quântica em relação ao conceito de realismo local de Albert Einstein . Os experimentos testam se o mundo real satisfaz ou não o realismo local, o que requer a presença de algumas variáveis ​​locais adicionais (chamadas "ocultas" porque não são uma característica da teoria quântica) para explicar o comportamento de partículas como fótons e elétrons . Até o momento, todos os testes de Bell descobriram que a hipótese de variáveis ​​ocultas locais é inconsistente com a maneira como os sistemas físicos se comportam.

De acordo com o teorema de Bell , se a natureza realmente opera de acordo com qualquer teoria de variáveis ​​ocultas locais, então os resultados de um teste de Bell serão restringidos de uma maneira particular e quantificável. Se um teste de Bell é realizado em um laboratório e os resultados não são restritos, então eles são inconsistentes com a hipótese de que existem variáveis ​​ocultas locais. Tais resultados apoiariam a posição de que não há como explicar os fenômenos da mecânica quântica em termos de uma descrição mais fundamental da natureza que esteja mais de acordo com as regras da física clássica .

Muitos tipos de testes de Bell foram realizados em laboratórios de física, muitas vezes com o objetivo de melhorar problemas de projeto experimental ou configuração que poderiam, em princípio, afetar a validade das descobertas dos testes de Bell anteriores. Isso é conhecido como " lacunas de fechamento em experimentos de teste de Bell ". Em um novo experimento conduzido em 2016, mais de 100.000 voluntários participaram de um videogame online que usou escolhas humanas para produzir os dados para pesquisadores que realizaram vários testes independentes em todo o mundo.

Visão geral

O teste de Bell tem sua origem no debate entre Einstein e outros pioneiros da física quântica, principalmente Niels Bohr . Uma característica da teoria da mecânica quântica em debate era o significado do princípio da incerteza de Heisenberg . Este princípio afirma que, se alguma informação é conhecida sobre uma determinada partícula, há alguma outra informação sobre ela que é impossível saber. Um exemplo disso é encontrado em observações da posição e do momento de uma determinada partícula. De acordo com o princípio da incerteza, o momento e a posição de uma partícula não podem ser determinados simultaneamente com alta precisão arbitrária.

Em 1935, Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen publicaram uma afirmação de que a mecânica quântica prevê que mais informações sobre um par de partículas emaranhadas poderiam ser observadas do que o princípio de Heisenberg permitia, o que só seria possível se a informação viajasse instantaneamente entre as duas partículas. Isso produz um paradoxo que veio a ser conhecido como " paradoxo EPR ", em homenagem aos três autores. Surge se qualquer efeito sentido em um local não for o resultado de uma causa ocorrida em seu passado , relativa à sua localização. Essa ação à distância violaria a teoria da relatividade , ao permitir que as informações entre os dois locais viajassem mais rápido do que a velocidade da luz.

Com base nisso, os autores concluíram que a função de onda quântica não fornece uma descrição completa da realidade. Eles sugeriram que deve haver algumas variáveis ​​ocultas locais em ação a fim de explicar o comportamento das partículas emaranhadas. Em uma teoria das variáveis ​​ocultas, como Einstein a imaginou, a aleatoriedade e a indeterminação vistas no comportamento das partículas quânticas seriam apenas aparentes. Por exemplo, se alguém conhecesse os detalhes de todas as variáveis ​​ocultas associadas a uma partícula, então poderia prever sua posição e momento. A incerteza que havia sido quantificada pelo princípio de Heisenberg seria simplesmente um artefato de não ter informações completas sobre as variáveis ​​ocultas. Além disso, Einstein argumentou que as variáveis ​​ocultas deveriam obedecer à condição de localidade: Quaisquer que sejam as variáveis ​​ocultas, o comportamento das variáveis ​​ocultas para uma partícula não deveria ser capaz de afetar instantaneamente o comportamento daquelas para outra partícula distante. Essa ideia, chamada de princípio da localidade, está enraizada na intuição da física clássica de que as interações físicas não se propagam instantaneamente pelo espaço. Essas idéias foram objeto de um debate contínuo entre seus proponentes. (Em particular, o próprio Einstein não aprovou a maneira como Podolsky afirmou o problema no famoso artigo EPR.)

Em 1964, John Stewart Bell propôs seu agora famoso teorema, que afirma que nenhuma teoria física de variáveis ​​locais ocultas pode reproduzir todas as previsões da mecânica quântica. Implícito no teorema está a proposição de que o determinismo da física clássica é fundamentalmente incapaz de descrever a mecânica quântica. Bell expandiu o teorema para fornecer o que se tornaria a base conceitual dos experimentos de teste de Bell.

Um experimento típico envolve a observação de partículas, muitas vezes fótons, em um aparelho projetado para produzir pares emaranhados e permitir a medição de algumas características de cada um, como seu spin . Os resultados do experimento puderam então ser comparados com o que foi previsto pelo realismo local e aqueles previstos pela mecânica quântica.

Em teoria, os resultados poderiam ser "coincidentemente" consistentes com ambos. Para resolver esse problema, Bell propôs uma descrição matemática do realismo local que colocava um limite estatístico na probabilidade dessa eventualidade. Se os resultados de um experimento violarem a desigualdade de Bell, as variáveis ​​locais ocultas podem ser descartadas como sua causa. Pesquisadores posteriores desenvolveram o trabalho de Bell propondo novas desigualdades que servem ao mesmo propósito e refinam a ideia básica de uma forma ou de outra. Consequentemente, o termo "desigualdade de Bell" pode significar qualquer uma de uma série de desigualdades satisfeitas por teorias de variáveis ​​ocultas locais; na prática, muitos experimentos atuais empregam a desigualdade CHSH . Todas essas desigualdades, como o original idealizado por Bell, expressam a ideia de que assumir o realismo local restringe os resultados estatísticos de experimentos com conjuntos de partículas que participaram de uma interação e depois se separaram.

Até o momento, todos os testes de Bell apoiaram a teoria da física quântica, e não a hipótese de variáveis ​​ocultas locais.

Condução de experimentos de teste óptico de Bell

Na prática, a maioria dos experimentos reais usou luz, supostamente emitida na forma de fótons semelhantes a partículas (produzidos por cascata atômica ou conversão paramétrica descendente espontânea ), em vez dos átomos que Bell originalmente tinha em mente. A propriedade de interesse é, nos experimentos mais conhecidos, a direção de polarização , embora outras propriedades possam ser usadas. Esses experimentos se enquadram em duas classes, dependendo se os analisadores usados ​​têm um ou dois canais de saída.

Um experimento típico de CHSH (dois canais)

Esquema de um teste de Bell de "dois canais"
A fonte S produz pares de "fótons", enviados em direções opostas. Cada fóton encontra um polarizador de dois canais, cuja orientação pode ser definida pelo experimentador. Os sinais emergentes de cada canal são detectados e as coincidências contadas pelo monitor de coincidência CM.

O diagrama mostra um experimento óptico típico do tipo de dois canais para o qual Alain Aspect estabeleceu um precedente em 1982. Coincidências (detecções simultâneas) são registradas, os resultados sendo categorizados como '++', '+ -', '- +' ou '−−' e as contagens correspondentes acumuladas.

Quatro subexperimentos separados são conduzidos, correspondendo aos quatro termos E ( a , b ) na estatística de teste S (equação (2) mostrada abaixo). As configurações a , a ′, b e b ′ são geralmente escolhidas na prática como sendo 0, 45 °, 22,5 ° e 67,5 ° respectivamente - os "ângulos de teste de Bell" - sendo estes aqueles para os quais a fórmula da mecânica quântica dá o maior violação da desigualdade.

Para cada valor seleccionado de um e b , o número de coincidências em cada categoria ( N ₊₊ , N _- , N _{+ -} e N _{- +} ) são registados. A estimativa experimental para E ( a , b ) é então calculada como:

${\ displaystyle E = {\ frac {N _ {++} - N _ {+ -} - N _ {- +} + N _ {-}} {N _ {++} + N _ {+ -} + N _ {- + } + N _ {-}}}}$

( 1 )

Uma vez que todos os quatro E foram estimados, uma estimativa experimental da estatística de teste

${\ displaystyle S = E (a, b) -E \ left (a, b '\ right) + E \ left (a', b \ right) + E \ left (a ', b' \ right).}$

( 2 )

pode ser encontrado. Se S for numericamente maior que 2, ele infringiu a desigualdade CHSH. O experimento é declarado como tendo apoiado a previsão QM e descartado todas as teorias de variáveis ​​ocultas locais.

Uma forte suposição teve que ser feita, no entanto, para justificar o uso da expressão (2). Foi assumido que a amostra de pares detectados é representativa dos pares emitidos pela fonte. O fato de essa suposição não ser verdadeira compreende a lacuna de amostragem justa .

A derivação da desigualdade é fornecida na página de teste CHSH Bell .

Um experimento CH74 típico (canal único)

Configuração para um teste de Bell de "canal único"
A fonte S produz pares de "fótons", enviados em direções opostas. Cada fóton encontra um único canal (por exemplo, "pilha de placas") polarizador cuja orientação pode ser definida pelo experimentador. Os sinais emergentes são detectados e as coincidências contadas pelo monitor de coincidência CM.

Antes de 1982, todos os testes Bell reais usavam polarizadores de "canal único" e variações em uma desigualdade projetada para esta configuração. Este último é descrito no artigo de 1969 muito citado de Clauser, Horne, Shimony e Holt como sendo aquele adequado para uso prático. Tal como acontece com o teste CHSH, existem quatro subexperimentos nos quais cada polarizador assume uma das duas configurações possíveis, mas, além disso, existem outros subexperimentos nos quais um ou outro polarizador ou ambos estão ausentes. As contagens são feitas como antes e usadas para estimar a estatística de teste.

${\ displaystyle S = {\ frac {N (a, b) -N (a, b ') + N (a', b) + N (a ', b') - N (a ', \ infty) - N (\ infty, b)} {N (\ infty, \ infty)}},}$

( 3 )

onde o símbolo ∞ indica a ausência de um polarizador.

Se S exceder 0, o experimento é declarado como tendo infringido a desigualdade de Bell e, portanto, "refutado o realismo local". Para derivar (3), o CHSH em seu artigo de 1969 teve que fazer uma suposição extra, a chamada suposição de "amostragem justa". Isso significa que a probabilidade de detecção de um determinado fóton, depois de passar pelo polarizador, é independente da configuração do polarizador (incluindo a configuração de 'ausência'). Se essa suposição fosse violada, então, em princípio, um modelo de variável oculta local (LHV) poderia violar a desigualdade CHSH.

Em um artigo posterior de 1974, Clauser e Horne substituíram essa suposição por uma suposição muito mais fraca, "sem aprimoramento" , derivando uma desigualdade modificada, consulte a página sobre o teste de Bell de 1974 de Clauser e Horne .

Suposições experimentais

Além dos pressupostos teóricos feitos, existem os práticos. Pode haver, por exemplo, uma série de "coincidências acidentais" além daquelas de interesse. Supõe-se que nenhum viés é introduzido subtraindo seu número estimado antes de calcular S , mas que isso seja verdade, não é considerado por alguns como óbvio. Pode haver problemas de sincronização - ambigüidade no reconhecimento de pares porque, na prática, eles não serão detectados exatamente ao mesmo tempo.

No entanto, apesar de todas essas deficiências dos experimentos reais, um fato surpreendente emerge: os resultados são, em uma boa aproximação, o que a mecânica quântica prevê. Se experimentos imperfeitos nos dão essa sobreposição excelente com as previsões quânticas, a maioria dos físicos quânticos ativos concordaria com John Bell em esperar que, quando um teste de Bell perfeito for feito, as desigualdades de Bell ainda serão violadas. Essa atitude levou ao surgimento de um novo subcampo da física que agora é conhecido como teoria da informação quântica . Uma das principais conquistas desse novo ramo da física é mostrar que a violação das desigualdades de Bell leva à possibilidade de uma transferência segura de informações, que utiliza a chamada criptografia quântica (envolvendo estados emaranhados de pares de partículas).

Experimentos notáveis

Nos últimos trinta ou mais anos, um grande número de experimentos de teste de Bell foi conduzido. Os experimentos são comumente interpretados para descartar teorias de variáveis ​​ocultas locais e, recentemente, foi realizado um experimento que não está sujeito à brecha de localidade ou de detecção (Hensen et al.). Um experimento sem lacuna de localidade é aquele em que, para cada medição separada e em cada ala do experimento, uma nova configuração é escolhida e a medição é concluída antes que os sinais possam comunicar as configurações de uma ala do experimento para a outra. Um experimento sem lacuna de detecção é aquele em que cerca de 100% dos resultados de medição bem-sucedidos em uma ala do experimento são emparelhados com uma medição bem-sucedida na outra ala. Essa porcentagem é chamada de eficiência do experimento. Os avanços na tecnologia levaram a uma grande variedade de métodos para testar as desigualdades do tipo Bell.

Algumas das experiências mais conhecidas e recentes incluem:

Freedman e Clauser (1972)

Stuart J. Freedman e John Clauser realizaram o primeiro teste de Bell real, usando a desigualdade de Freedman, uma variante da desigualdade CH74 .

Aspect et al. (1982)

Alain Aspect e sua equipe em Orsay, Paris, conduziram três testes Bell usando fontes de cascata de cálcio. O primeiro e o último usaram a desigualdade CH74 . O segundo foi a primeira aplicação da desigualdade CHSH . O terceiro (e mais famoso) foi organizado de forma que a escolha entre as duas configurações de cada lado fosse feita durante o vôo dos fótons (como sugerido originalmente por John Bell ).

Tittel et al. (1998)

Os experimentos do teste Geneva 1998 Bell mostraram que a distância não destruía o "emaranhamento". A luz foi enviada em cabos de fibra óptica por distâncias de vários quilômetros antes de ser analisada. Como acontece com quase todos os testes Bell desde cerca de 1985, uma fonte de "conversão paramétrica para baixo" (PDC) foi usada.

Weihs et al. (1998): experimento sob condições de "localidade estrita de Einstein"

Em 1998, Gregor Weihs e uma equipe em Innsbruck, liderada por Anton Zeilinger , conduziram um experimento engenhoso que fechou a lacuna da "localidade", melhorando em relação ao de Aspect de 1982. A escolha do detector foi feita usando um processo quântico para garantir que fosse aleatório. Este teste violou a desigualdade CHSH em mais de 30 desvios-padrão, as curvas de coincidência concordando com as previstas pela teoria quântica.

Pan et al. (2000) experimento no estado GHZ

Este é o primeiro de novos experimentos do tipo Bell em mais de duas partículas; este usa o chamado estado GHZ de três partículas.

Rowe et al. (2001): o primeiro a fechar a brecha de detecção

A brecha de detecção foi fechada pela primeira vez em um experimento com dois íons presos emaranhados, realizado no grupo de armazenamento de íons de David Wineland no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia em Boulder. O experimento teve eficiências de detecção bem acima de 90%.

Go et al. (Colaboração Belle): Observação de violação da desigualdade de Bell em mésons B

Usando decaimentos B0 semileptônicos de Υ (4S) no experimento de Belle, uma violação clara da Desigualdade de Bell na correlação partícula-antipartícula é observada.

Gröblacher et al. (2007) teste de teorias realistas não locais do tipo Leggett

Uma classe específica de teorias não locais sugeridas por Anthony Leggett está descartada. Com base nisso, os autores concluem que qualquer possível teoria de variável oculta não local consistente com a mecânica quântica deve ser altamente contra-intuitiva.

Salart et al. (2008): separação em um teste de sino

Este experimento preencheu uma lacuna ao fornecer uma separação de 18 km entre os detectores, o que é suficiente para permitir a conclusão das medições do estado quântico antes que qualquer informação pudesse ter viajado entre os dois detectores.

Ansmann et al. (2009): superando a lacuna de detecção no estado sólido

Este foi o primeiro experimento testando desigualdades de Bell com qubits de estado sólido ( foram usados qubits de fase de Josephson supercondutores ). Este experimento superou a lacuna de detecção usando um par de qubits supercondutores em um estado emaranhado. No entanto, o experimento ainda sofreu com a lacuna de localidade porque os qubits foram separados apenas por alguns milímetros.

Giustina et al. (2013), Larsson et al (2014): superando a brecha de detecção de fótons

A brecha de detecção de fótons foi fechada pela primeira vez em um grupo da Anton Zeilinger, usando detectores altamente eficientes . Isso torna os fótons o primeiro sistema para o qual todas as lacunas principais foram fechadas, embora em experimentos diferentes.

Christensen et al. (2013): superando a lacuna de detecção de fótons

O Christensen et al. (2013) experimento é semelhante ao de Giustina et al. Giustina et al. fez apenas quatro corridas longas com configurações de medição constantes (uma para cada um dos quatro pares de configurações). O experimento não foi pulsado de forma que a formação de "pares" a partir dos dois registros de resultados de medição (Alice e Bob) teve que ser feita após o experimento, o que de fato expõe o experimento à lacuna de coincidência. Isso levou a uma reanálise dos dados experimentais de uma forma que removeu a lacuna de coincidência e, felizmente, a nova análise ainda mostrou uma violação da desigualdade CHSH ou CH apropriada. Por outro lado, o Christensen et al. O experimento foi pulsado e as configurações de medição foram freqüentemente redefinidas de forma aleatória, embora apenas uma vez a cada 1000 pares de partículas, não todas as vezes.

Hensen et al., Giustina et al., Shalm et al. (2015): testes de Bell "livres de brechas"

Em 2015, os três primeiros testes Bell sem lacunas significativas foram publicados dentro de três meses por grupos independentes em Delft, Viena e Boulder. Todos os três testes abordaram simultaneamente a brecha de detecção, a brecha de localidade e a brecha de memória. Isso os torna "livres de brechas", no sentido de que todas as brechas concebíveis restantes, como o superdeterminismo, exigem hipóteses verdadeiramente exóticas que podem nunca ser fechadas experimentalmente.

O primeiro experimento publicado por Hensen et al. usaram um link fotônico para enredar os spins de elétrons de dois centros defeituosos de vazio de nitrogênio em diamantes a 1,3 quilômetros de distância e mediu uma violação da desigualdade CHSH ( S = 2,42 ± 0,20). Desse modo, a hipótese realista local poderia ser rejeitada com um valor p de 0,039, ou seja, a chance de medir acidentalmente o resultado relatado em um mundo realista local seria de 3,9% no máximo.

Ambos os experimentos publicados simultaneamente por Giustina et al. e Shalm et al. usaram fótons emaranhados para obter uma violação da desigualdade de Bell com alta significância estatística (p-valor ≪10 ^-6 ). Notavelmente, o experimento de Shalm et al. também combinou três tipos de geradores de números (quase) aleatórios para determinar as escolhas da base de medição. Um desses métodos, detalhado em um arquivo auxiliar, é a “ fonte pseudo-aleatória 'cultural' ”, que envolvia o uso de sequências de bits de mídia popular, como os filmes De Volta para o Futuro , Jornada nas Estrelas: Além da Fronteira Final , Monty Python e o Santo Graal e os programas de televisão Saved by the Bell and Dr. Who .

Schmied et al. (2016): Detecção de correlações de Bell em um sistema de muitos corpos

Usando uma testemunha para correlações de Bell derivadas de uma desigualdade de Bell multipartite, os físicos da Universidade de Basel foram capazes de concluir pela primeira vez a correlação de Bell em um sistema de muitos corpos composto por cerca de 480 átomos em um condensado de Bose-Einstein. Mesmo que as lacunas não tenham sido fechadas, este experimento mostra a possibilidade de observar correlações de Bell no regime macroscópico.

Handsteiner et al. (2017): "Cosmic Bell Test" - Configurações de medição de estrelas da Via Láctea

Físicos liderados por David Kaiser do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e Anton Zeilinger do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica e da Universidade de Viena realizaram um experimento que "produziu resultados consistentes com a não localidade" medindo a luz das estrelas que levou 600 anos para viajar para a Terra . O experimento “representa o primeiro experimento a limitar drasticamente a região do espaço-tempo em que as variáveis ​​ocultas podem ser relevantes”.

Rosenfeld et al. (2017): Teste de Bell "Event-Ready" com átomos emaranhados e detecção fechada e lacunas de localidade

Físicos da Ludwig Maximilian University of Munich e do Max Planck Institute of Quantum Optics publicaram os resultados de um experimento no qual observaram uma violação da desigualdade de Bell usando estados de spin emaranhados de dois átomos com uma distância de separação de 398 metros em que a brecha de detecção, a lacuna de localidade e a lacuna de memória foram fechadas. A violação de S = 2,221 ± 0,033 rejeitou o realismo local com um valor de significância de P = 1,02 × 10 ⁻¹⁶ ao levar em consideração 7 meses de dados e 55.000 eventos ou um limite superior de P = 2,57 × 10 ⁻⁹ de uma única execução com 10.000 eventos.

The BIG Bell Test Collaboration (2018): "Desafiando o realismo local com escolhas humanas"

Um esforço científico colaborativo internacional mostrou que o livre arbítrio humano pode ser usado para fechar a "brecha da liberdade de escolha". Isso foi conseguido coletando decisões aleatórias de humanos em vez de geradores de números aleatórios. Cerca de 100.000 participantes foram recrutados a fim de fornecer dados suficientes para que o experimento fosse estatisticamente significativo.

Rauch et al (2018): configurações de medição de quasares distantes

Em 2018, uma equipe internacional usou a luz de dois quasares (um cuja luz foi gerada há aproximadamente 8 bilhões de anos e o outro há aproximadamente 12 bilhões de anos) como base para suas configurações de medição. Este experimento empurrou o prazo para quando as configurações poderiam ter sido mutuamente determinadas para pelo menos 7,8 bilhões de anos no passado, uma fração substancial do limite superdeterminístico (sendo a criação do universo 13,8 bilhões de anos atrás).

O episódio de Einstein's Quantum Riddle de 2019 na PBS Nova documenta essa medição do "teste do sino cósmico", com imagens da equipe científica no local no Observatório de Teide, localizado nas Ilhas Canárias .

Brechas

Embora a série de experimentos de teste de Bell cada vez mais sofisticados tenha convencido a comunidade da física em geral de que o realismo local é insustentável, o realismo local nunca pode ser totalmente excluído. Por exemplo, a hipótese de superdeterminismo em que todos os experimentos e resultados (e tudo o mais) são predeterminados não pode ser testada (é infalsificável).

Até 2015, o resultado de todos os experimentos que violam uma desigualdade de Bell ainda poderia ser explicado teoricamente explorando a brecha de detecção e / ou a brecha de localidade. A lacuna de localidade (ou comunicação) significa que, uma vez que na prática real as duas detecções são separadas por um intervalo de tempo , a primeira detecção pode influenciar a segunda por algum tipo de sinal. Para evitar essa lacuna, o experimentador deve garantir que as partículas se separem antes de serem medidas e que o processo de medição seja rápido. Mais séria é a brecha de detecção (ou amostragem injusta), porque as partículas nem sempre são detectadas em ambas as alas do experimento. Pode-se imaginar que o conjunto completo de partículas se comportaria aleatoriamente, mas os instrumentos detectam apenas uma subamostra que mostra correlações quânticas , permitindo que a detecção seja dependente de uma combinação de variáveis ​​ocultas locais e configuração do detector.

Os experimentadores repetidamente declararam que testes sem brechas poderiam ser esperados em um futuro próximo. Em 2015, uma violação de Bell sem lacuna foi relatada usando spins de diamante emaranhados ao longo de 1,3 km e corroborada por dois experimentos usando pares de fótons emaranhados.

As restantes teorias possíveis que obedecem ao realismo local podem ser ainda mais restritas testando diferentes configurações espaciais, métodos para determinar as configurações de medição e dispositivos de registro. Foi sugerido que usar humanos para gerar as configurações de medição e observar os resultados fornece um teste adicional. David Kaiser, do MIT, disse ao New York Times em 2015 que uma fraqueza potencial dos experimentos "livres de brechas" é que os sistemas usados ​​para adicionar aleatoriedade à medição podem ser predeterminados em um método que não foi detectado em experimentos.

Veja também

• Determinismo - Mecânica Quântica e Física Clássica
• Os experimentos mentais de Einstein
• Princípio da localidade
• Indeterminação quântica

Referências

Leitura adicional

• J. Barrett; D. Collins; L. Hardy; A. Kent; S. Popescu (2002). "Quantum Nonlocality, Bell Inequalities and the Memory Loophole". Phys. Rev. A . 66 (4): 042111. arXiv : quant-ph / 0205016 . Bibcode : 2002PhRvA..66d2111B . doi : 10.1103 / PhysRevA.66.042111 .
• JS Bell (1987). "Falável e indizível na mecânica quântica". Cambridge University Press. Citar diário requer |journal=( ajuda )
• D. Kielpinski; A. Ben-Kish; J. Britton; V. Meyer; MA Rowe; CA Sackett; WM Itano; C. Monroe; DJ Wineland (2001). "Resultados recentes em computação quântica de íons presos". arXiv : quant-ph / 0102086 . Bibcode : 2001quant.ph..2086K . Citar diário requer |journal=( ajuda )
• PG Kwiat; E. Waks; AG White; I. Appelbaum; PH Eberhard (1999). "Fonte ultrabright de fótons emaranhados por polarização". Physical Review A . 60 (2): R773–6. arXiv : quant-ph / 9810003 . Bibcode : 1999PhRvA..60..773K . doi : 10.1103 / PhysRevA.60.R773 .