Comment expliquer en termes simples pourquoi l’intrication est plus que de simples variables cachées compliquées

Doug Coburn

Comment expliquer en termes simples pourquoi l’intrication est plus que de simples variables cachées compliquées


Je n’ai pas suivi de cours de physique de deuxième cycle sur la mécanique quantique, alors je me perds dans les étranges apparences.

C’est difficile pour moi aussi de voir dans l’une des explications du fonctionnement des ordinateurs quantiques et de l’intrication sans penser que cela ressemble à un gros truc de salon. C’est comme un magicien prenant un marbre noir et blanc en les mélangeant dans une tasse, puis en prenant un dans chaque main sans que personne ne voie quelle est la main, puis révélant un marbre blanc dans sa main gauche et déclarant:

  1. Je peux prédire avec une certitude absolue que le marbre dans ma main droite est noir.
  2. Jusqu’à ce que j’aie réellement observé le marbre blanc dans ma main gauche, aucun marbre n’avait réellement une couleur définie. Ils n’étaient qu’une superposition de deux possibilités.

Un tour de magie n’est pas très convaincant à moins que le public ne puisse le comprendre et ne l’explique pas en termes plus simples. Y a-t-il des résultats expérimentaux que la personne moyenne peut comprendre et ne pas expliquer en utilisant l’intuition classique?

Réponses


 Doug Coburn

Désolé de répondre à ma propre question …

Je voudrais remercier les nombreuses réponses et explications de Luboš Motl ainsi que la conférence de Harvard par SR Coleman , La mécanique quantique dans votre visage pour m’avoir aidé à comprendre les résultats expérimentaux et réfuter l’idée ci-dessus. Il m’a fallu un certain temps pour comprendre le sens de l’ expérience GHZM et pour «voir» la contradiction entre la logique classique et les résultats expérimentaux, mais je crois que je l’ai maintenant.

Voici une explication de l’expérience qui ne nécessite aucune mathématique pour comprendre.

Trois assistants de laboratoire reçoivent chacun une boîte noire qui, chaque minute, allume l’une des deux lumières à la minute. Une lumière est étiquetée 1 l’autre étiquetée 0. La boîte noire a également un interrupteur sur lequel l’assistant de laboratoire peut basculer entre deux états, l’un étiqueté A, l’autre B. Leurs instructions sont les suivantes: lancer une pièce, si des têtes, basculez l’interrupteur, si les queues le laissent tranquille. Enregistrez la lecture de 12:00 (vrai / faux) et l’état de l’interrupteur (A, B), lancez la pièce, basculez l’interrupteur A, B si vous êtes en tête et attendez la minute suivante et enregistrez le résultat. Répétez 100 000 000 fois.

Après l’expérience, chaque assistant de laboratoire revient avec un journal qui ressemble à ceci:

Time      State         Result
12:00     A             1
12:01     A             0
12:02     B             0
...

Nous observons maintenant la corrélation suivante dans les résultats. Lorsque nous regardons simplement les moments où le premier et le second assistant avaient le commutateur en position B et le troisième assistant avaient le commutateur en position A, nous ne voyons que les résultats dans le tableau suivant:

State         Result    SUM
BBA           1 0 0     1
BBA           0 1 0     1
BBA           0 0 1     1
BBA           1 1 1     3
...

Ce sont les quatre seuls résultats jamais observés dans l’état BBA. La somme des résultats est toujours impaire.

Après une enquête plus approfondie, nous remarquons que l’ordre de l’État n’a pas d’importance. Les états ABB et BAB ont également toujours une somme de résultats impaire.

Nous déduisons alors que nous pouvons prédire ce qu’un assistant de laboratoire mesurerait pour A si nous avions juste les deux autres assistants de laboratoire mesurer la valeur de B. Si les deux valeurs de B sont d’accord, alors A serait 1, s’ils ne sont pas d’accord, alors le A la valeur doit être 0. Nous serions fous de le croire, après avoir exécuté l’expérience des millions de fois et avoir obtenu le même résultat pour espérer obtenir un résultat différent à l’avenir.

Pouvons-nous déduire ce que nous verrions si nous regardions dans les journaux où les trois assistants ont choisi de mesurer A en même temps?

Créons une table de vérité pour toutes les mesures possibles des trois valeurs B et dérivons une table de vérité pour A avec les définitions suivantes:

A1 is 1 if and only if B2 == B3
A2 is 1 if and only if B1 == B3
A3 is 1 if and only if B1 == B2

B             A          SUM of A's
1  2  3       1  2  3   
0  0  0       1  1  1    3
0  0  1       0  0  1    1
0  1  0       0  1  0    1
0  1  1       1  0  0    1
1  0  0       1  0  0    1
1  0  1       0  1  0    1
1  1  0       0  0  1    1
1  1  1       1  1  1    3

Nous voyons donc que logiquement, les seuls états possibles pour AAA sont où la somme des résultats A est impaire.

Cependant, en regardant à travers les journaux, nous voyons exactement le contraire! La somme des résultats A est toujours égale! Cela signifie essentiellement que l’assistant de laboratoire 3 modifie ce que l’assistant de laboratoire 1 ou 2 mesure en ne faisant rien d’autre que mesurer. Il n’y avait pas assez de temps pour que les boîtes noires communiquent entre elles pour synchroniser les résultats entre elles et tout signal logique envoyé à chacun des appareils aurait dû prendre en compte une parfaite prédiction de l’état du commutateur A / B lorsque le signal a été traité. Ces résultats concordent avec les équations de la mécanique quantique tout en étant en désaccord avec la logique conventionnelle.

Ce sont de vrais résultats expérimentaux qui se reproduisent même lorsque les assistants de laboratoire sont séparés par trop d’espace pour que les boîtes noires communiquent entre elles et synchronisent les résultats pendant les mesures. Il est également possible dans l’expérience pour différents observateurs d’observer tout ordre de mesure via les principes de la relativité.

 

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