Bellov teorem je irski fizik John Stewart Bell (1928–1990) zasnoval kot sredstvo za preizkušanje, ali delci, povezani kvantno zapletanje sporočajo informacije hitreje od svetlobne hitrosti. Konkretno izrek pravi, da nobena teorija lokalnih skritih spremenljivk ne more upoštevati vseh napovedi kvantne mehanike. Bell dokazuje ta izrek z ustvarjanjem Bell-ovih neenakosti, ki se pokažejo s poskusom, ki jih je treba kršiti sistemi kvantne fizike, s čimer so dokazali, da mora biti neka ideja v središču lokalnih teorij skritih spremenljivk lažno. Lastnost, ki običajno pade, je lokalnost - ideja, da se fizični učinki ne premikajo hitreje kothitrost svetlobe.
Kvantna zapletenost
V situaciji, ko imate dva delci, A in B, ki sta povezani skozi kvantno prepletanje, sta lastnosti A in B povezana. Na primer, spin A je lahko 1/2 in predenje od B je lahko -1/2, ali obratno. Kvantna fizika pove, da so ti delci do meritve v superpoziciji možnih stanj. Vrtenje A je 1/2 in -1/2. (Glej naš članek o Schroedingerjeva mačka
miselni eksperiment za več o tej ideji. Ta primer z delcema A in B je različica paradoksa Einstein-Podolsky-Rosen, ki ga pogosto imenujemo Paradoks EPR.)Ko pa izmerite vrtenje A, zagotovo veste vrednost vrtenja B, ne da bi ga bilo treba neposredno izmeriti. (Če ima A spin 1/2, mora biti spin B -1/2. Če ima A spin -1/2, mora biti spin spin 1/2. Drugih alternativ ni.) Uganka v središču Belovega teorema je, kako se ti podatki sporočajo od delca A do delca B.
Bell's Teorem na delu
John Stewart Bell je prvotno predlagal idejo za Bell's Theorem v svojem dokumentu iz leta 1964 "O paradoksu Einstein Podolsky Rosen. "V svoji analizi je izpeljal formule, imenovane Zvonove neenakosti, ki so verjetnostne izjave o tem, kako pogosto se vrti delca A in delca B bi morala biti v medsebojni korelaciji, če bi bila normalna verjetnost (v nasprotju s kvantnim zvijanjem) delujoč. Te Bellove neenakosti kršijo eksperimenti kvantne fizike, kar pomeni, da je ena njegovih osnovnih predpostavk morale biti napačne, obstajata pa le dve predpostavki, ki ustrezata predlogu zakona - bodisi fizična resničnost bodisi lokalnost neuspešno.
Če želite razumeti, kaj to pomeni, se vrnite na zgoraj opisani eksperiment. Izmerite spin delcev A. Rezultat bi lahko bil dve situaciji - ali ima delček B takoj nasproten spin, ali pa je delček B še vedno v superpoziciji stanj.
Če z merjenjem delca A takoj vplivamo na delce B, to pomeni, da je kršitev predpostavke lokalnosti. Z drugimi besedami, nekako "sporočilo" je od delca A do delca B prišlo v trenutku, čeprav jih je mogoče ločiti z veliko razdaljo. To bi pomenilo, da kvantna mehanika prikazuje lastnost ne-lokalnosti.
Če se takojšnje "sporočilo" (tj. Ne-lokalnost) ne zgodi, je edina druga možnost, da je delček B še vedno v superpoziciji stanj. Meritev spiranja delca B mora biti zato popolnoma neodvisna od meritve delca A in Bell-ove neenakosti predstavljajo odstotek časa, ko je treba v tej situaciji povezati vrtenja A in B.
Poskusi so večinoma pokazali, da se Bell-ove neenakosti kršijo. Najpogostejša razlaga tega rezultata je, da je "sporočilo" med A in B v trenutku. (Druga možnost bi bila razvrednotenje fizične resničnosti B-jevega vrtenja.) Zato se zdi, da kvantna mehanika kaže ne lokalizacijo.
Opomba: Ta nenaselitev v kvantni mehaniki se nanaša le na posebne informacije, ki so zapletene med obema delcema - vrtenjem v zgornjem primeru. Meritve A ni mogoče uporabiti za takojšen prenos drugih informacij na B na velike razdalje in nihče, ki opazuje B, ne bo mogel samostojno povedati, ali je bil A izmerjeno. V veliki večini razlag uglednih fizikov to ne omogoča komunikacije hitreje od svetlobne hitrosti.