يلعب اختبار متباينات بيل أو CHSH (كلاوزر-هورن-شيموني-هولت) دورًا حاسمًا في دراسة المبادئ الأساسية لميكانيكا الكم، خاصة فيما يتعلق بالمحلية والواقعية. ويشير انتهاك متباينات بيل أو CHSH إلى أن تنبؤات ميكانيكا الكم لا يمكن تفسيرها من خلال نظريات المتغير الخفي المحلي، التي تلتزم بكل من المحلية والواقعية. ومع ذلك، فمن الضروري التعمق في مفاهيم المحلية والواقعية لفهم آثار هذه الانتهاكات على طبيعة ميكانيكا الكم.
تشير المحلية في الفيزياء إلى فكرة أن الأحداث البعيدة لا يمكن أن يكون لها تأثير مباشر على بعضها البعض إذا كانت منفصلة مثل الفضاء، وهذا يعني أن المعلومات لا يمكن أن تنتقل بسرعة أكبر من سرعة الضوء. ومن ناحية أخرى، تفترض الواقعية أن الأنظمة الفيزيائية تمتلك خصائص محددة بشكل جيد ومستقلة عن الملاحظة أو القياس. يشير انتهاك متباينات بيل أو CHSH إلى أن واحدًا على الأقل من هذه المبادئ، المحلية أو الواقعية، لا يتم دعمه في العالم الكمي.
عندما يتم انتهاك متباينات بيل أو CHSH في التجارب، فهذا يعني أن ميكانيكا الكم تسمح بالارتباطات بين الجسيمات البعيدة التي لا يمكن تفسيرها بالفيزياء الكلاسيكية. هذه الارتباطات، المعروفة باسم التشابك، هي السمة المميزة لميكانيكا الكم وتم التحقق منها تجريبيا في العديد من الدراسات. تظهر الجسيمات المتشابكة ارتباطًا قويًا بحيث أن قياس أحد الجسيمين يحدد بشكل فوري حالة الجسيم الآخر، بغض النظر عن المسافة التي تفصل بينهما.
يوضح انتهاك متباينات بيل أو CHSH أن هذه الارتباطات أقوى مما يمكن تفسيره من خلال نظريات المتغير الخفي المحلي، والتي تفترض وجود خصائص محددة مسبقًا للجسيمات التي تحدد سلوكها. في المقابل، تشير ميكانيكا الكم إلى أن الجسيمات لا تمتلك خصائص محددة قبل القياس وأن سلوكها احتمالي بطبيعته.
ولذلك، فإن انتهاك متباينات بيل أو CHSH لا يعني انتهاكًا للمحلية، بل يتحدى المفهوم الكلاسيكي للواقعية، مما يشير إلى أن ميكانيكا الكم قد تنطوي على عشوائية متأصلة وارتباطات غير محلية تتحدى التفسير الواقعي البحت. وهذا له آثار عميقة على فهمنا للطبيعة الأساسية للواقع والقيود المفروضة على الفيزياء الكلاسيكية في تفسير الظواهر الكمومية.
يوفر اختبار متباينات بيل أو CHSH دليلًا قويًا على أن ميكانيكا الكم تتجاوز الحدس الكلاسيكي للمكانية والواقعية، مما يفتح آفاقًا جديدة لاستكشاف الخصائص الغامضة وغير البديهية لعالم الكم.
أسئلة وأجوبة أخرى حديثة بخصوص عدم المساواة CHSH:
- صف الجهود الجارية لتصميم تجارب يمكنها القضاء على جميع الثغرات في وقت واحد وتقديم أدلة أقوى ضد الواقعية المحلية.
- ما هي الثغرات التي تم تناولها في التجارب التي تختبر عدم المساواة CHSH ، ولماذا من المهم القضاء عليها؟
- كيف تستخدم أليس وبوب حالة التشابك المشتركة بينهما لتوليد ارتباطات غير محلية في لعبة CHSH؟
- اشرح عدم المساواة CHSH وأهميتها في اختبار تنبؤات ميكانيكا الكم مقابل الواقعية المحلية.
- ما هو التشابك الكمومي وكيف يختلف عن الارتباطات التقليدية؟