Är ett fenomen som kallas kvantförstöring verkligen nödvändigt för att beskriva den fysiska världen, eller är någon post-kvantteori möjlig utan intrassling? I en ny studie publicerad av phys.org har fysiker matematiskt bevisat att varje teori med en klassisk gräns - när den kan beskriva våra iakttagelser av den klassiska världen genom att hänvisa till klassisk teori under vissa förhållanden - måste involvera intrassling. Trots att intrassling strider mot den klassiska förståelsen bör det därför vara en oundviklig och viktigaste egenskap inte bara för kvantteorin, utan också för alla icke-klassiska teorier, till och med ännu inte utvecklade.
Fysiker som Jonathan Richens från Imperial College London och University College London, John Selby från Imperial College London och University of Oxford och Sabri Al-Safi från Nottingham Trent University har publicerat en artikel om att intrassling är en oundviklig egenskap hos alla icke-klassiska teori, i Physical Review Letters.
"Kvantteori har många konstiga egenskaper jämfört med klassisk teori", säger Richens.”Traditionellt studerar vi hur den klassiska världen framträder ur kvant, men här bestämde vi oss för att vända detta resonemang för att se hur den klassiska världen formar den kvant. Så vi visade att en av de konstigaste egenskaperna hos den senare, kvantförtrassling, är en oundviklig konsekvens av att gå utöver den klassiska teorin, eller kanske till och med en konsekvens av vår oförmåga att överge den klassiska teorin, lämna den."
Medan det fullständiga beviset är mycket mer detaljerat, är grundidén att någon teori som beskriver verkligheten till viss del ska bete sig som en klassisk teori. Detta krav verkar ganska uppenbart, men som fysiker visar, inför det allvarliga begränsningar för strukturen för någon icke-klassisk teori.
Kvantteorin uppfyller detta krav på en klassisk gräns i dekoherensprocessen. När ett kvantsystem interagerar med den yttre miljön, förlorar det sin kvantkoherens, anslutning och allt som gör det kvant. Således blir systemet klassiskt och beter sig som förväntat i klassisk teori.
Fysiker har visat att alla icke-klassiska teorier som rekonstruerar den klassiska teorin måste innehålla intrasslade tillstånd. För att bevisa detta gick de från det motsatta: låt oss säga att en sådan teori inte har någon förvirring. Och sedan visade de att utan inblandning måste varje teori som rekonstruerar en klassisk teori vara klassisk själv - och detta strider mot den ursprungliga hypotesen att en sådan teori måste vara icke-klassisk. Detta resultat innebär att antagandet att det inte finns någon förvirring i en sådan teori kommer att vara falskt, vilket innebär att någon teori av denna typ måste ha den.
Detta resultat kan bara vara början på många andra relaterade upptäckter, eftersom det öppnar upp möjligheten att andra fysiska funktioner i kvantteorin kan reproduceras helt enkelt genom att kräva att teorin har en klassisk gräns. Fysiker föreslår att funktioner som informativ orsakssamband, bit symmetri och makroskopisk lokalitet kan bevisas genom detta enda krav. Dessa resultat ger också en tydligare bild av hur framtida icke-klassisk, post-kvantteori ska se ut.
"Mina framtida mål är att se om Bells icke-lokalitet också kan läras av existensen av den klassiska gränsen", säger Richens. "Det skulle vara intressant om alla teorier som ersätter den klassiska teorin skulle bryta mot lokal realism."
Kampanjvideo:
Lokalrealism är en kombination av lokalitetsprincipen med det "realistiska" antagandet att alla objekt har "objektivt existerande" värden på sina parametrar och egenskaper för eventuella mätningar som kan göras på dessa objekt innan dessa mätningar görs. Einstein, som uppenbarligen var en anhängare av lokal realism, tyckte om att säga i detta avseende att månen inte försvinner från himlen, även om ingen observerar den. Uppgifterna om modern kvantmekanik, baserade på de genomförda experimenten, tvivlar på att modellen för lokal realism är tillräcklig för verklighetens "enhet".
Ilya Khel