Các thí nghiệm với nguyên nhân và hiệu ứng lượng tử cho thấy tính phi phân loại ẩn

Giải thích nhân quả như "catnip khiến mèo vui vẻ", "chuyện cười gây ra tiếng cười" và "nguyên nhân nghiên cứu thú vị Thế giới vật lý các bài báo ”là một cách hữu ích để sắp xếp kiến ​​thức về thế giới. Toán học về nguyên nhân và kết quả làm nền tảng cho mọi thứ từ dịch tễ học đến vật lý lượng tử. Tuy nhiên, trong thế giới lượng tử, mối liên hệ giữa nguyên nhân và kết quả không đơn giản như vậy. Một nhóm các nhà vật lý quốc tế hiện đã sử dụng các vi phạm lượng tử của quan hệ nhân quả cổ điển để hiểu rõ hơn về bản chất của nguyên nhân và kết quả. Trong quá trình này, nhóm đã phát hiện ra hành vi lượng tử trong một tình huống mà các phương pháp tiêu chuẩn chỉ ra rằng hệ thống phải là cổ điển - một kết quả có thể có các ứng dụng trong mật mã lượng tử.

Trong vật lý lượng tử, một kết quả được gọi là định lý Bell khẳng định rằng không có lý thuyết nào kết hợp các biến “ẩn” cục bộ có thể tái tạo mối tương quan giữa các kết quả đo lường mà cơ học lượng tử dự đoán. Một kết quả tương tự cũng xảy ra trong lý thuyết suy luận nhân quả, trong đó các hệ thống lượng tử cũng bất chấp các quy tắc của lý luận nhân quả cổ điển. Ý tưởng đằng sau phương pháp suy luận nhân quả là trong khi mối tương quan thống kê giữa hai biến số có thể nảy sinh do mối quan hệ nhân quả trực tiếp giữa chúng, mối tương quan đó cũng có thể chứa đựng sự đóng góp của một nguyên nhân chung tiềm ẩn. Trong một số trường hợp, đóng góp ẩn này có thể được định lượng, và điều này có thể được sử dụng để chứng minh rằng các tương quan lượng tử thực sự tồn tại ngay cả khi định lý Bell không thể bị vi phạm.

Suy ra cấu trúc nhân quả đạt được sự kiểm soát trực tiếp đối với nguyên nhân và kết quả

Trong công trình mới nhất, một nhóm do nhà vật lý thực nghiệm dẫn đầu Davide Poderini và cộng sự ở Brazil, Đức, Ý và Ba Lan kết hợp lý thuyết và thực nghiệm để chỉ ra các hiện tượng lượng tử trong một hệ thống có vẻ cổ điển. Các nhà nghiên cứu khám phá khái niệm nguyên nhân và kết quả bằng cách xem xét liệu các mối tương quan giữa hai biến A và B, ngụ ý rằng một là nguyên nhân của biến kia, hoặc liệu một số biến khác (có khả năng không được quan sát) có thể là nguồn gốc của các mối tương quan hay không.

Trong cuộc điều tra của mình, các nhà nghiên cứu sử dụng mô hình nhân quả (xem hình ảnh) trong đó thống kê của biến A ảnh hưởng đến thống kê của biến B, trực tiếp hoặc bởi tác động của một nguồn chung (được gọi là Λ) kết nối kết quả của cả hai biến ngay cả khi không có sự hiện diện của mối liên hệ nhân quả giữa chúng. Để phân biệt giữa hai tình huống này, các nhà nghiên cứu thực hiện một can thiệp vào biến A để loại bỏ bất kỳ ảnh hưởng bên ngoài nào. Điều này khiến biến A nằm dưới sự kiểm soát hoàn toàn của người thực nghiệm, giúp người ta có thể ước tính mối liên hệ nhân quả trực tiếp giữa A và B.

Ngoài ra, bằng cách đưa thêm một biến X độc lập với B và Λ, mọi mối tương quan quan sát được giữa các biến A và B có thể được phân tách thành xác suất có điều kiện. Các xác suất có điều kiện này đặt giới hạn thấp hơn về mức độ ảnh hưởng nhân quả giữa các biến, giúp ước tính mức độ ảnh hưởng giữa A và B.

Các nhà nghiên cứu gọi giới hạn dưới này là bất đẳng thức công cụ và nó là một ràng buộc cổ điển (tương tự như bất đẳng thức nảy sinh từ định lý Bell) bắt nguồn từ việc áp đặt cấu trúc nhân quả này vào một thí nghiệm. Do đó, mức độ ảnh hưởng nhân quả lượng tử giữa các biến A và B sẽ nhỏ hơn mức tối thiểu cần thiết đối với một hệ thống cổ điển, cho phép quan sát bất phân loại thông qua một sự can thiệp ngay cả khi không có bất đẳng thức Bell nào bị vi phạm.

Thực nghiệm can thiệp cho thấy các hiệu ứng lượng tử

Để quan sát quá trình nhân quả cụ thể, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các cặp photon với các phân cực vướng víu và đo chúng trong các biểu diễn khác nhau của không gian trạng thái hoặc cơ sở. Nhờ bản chất vướng víu của các photon, việc lựa chọn cơ sở cho một được xác định bởi phép đo, mặt kia tạo ra cơ chế “chuyển tiếp” thực hiện liên kết nhân quả trực tiếp giữa hai biến. Kết quả của quá trình chuyển tiếp này, các nhà nghiên cứu đã thực nghiệm quan sát các vi phạm giới hạn dưới cổ điển đối với ảnh hưởng nhân quả giữa hai biến bằng cách tạo ra một số trạng thái lượng tử được đặc trưng bởi các mức độ vướng víu khác nhau.

Giống như bất đẳng thức Bell, sự vi phạm giới hạn dưới cổ điển này thể hiện một dấu hiệu của các tương quan lượng tử. Hơn nữa, nó mang lại dữ liệu thống kê có thể hoạt động như nền tảng của bất kỳ giao thức mật mã lượng tử cơ bản nào. Trong khi các giao thức mật mã hiện tại dựa vào định lý Bell, việc suy ra cấu trúc nhân quả từ sự can thiệp của công cụ thể hiện sự tương thích tổng quát hơn giữa quan hệ nhân quả cổ điển và lý thuyết lượng tử. Poderini và các đồng nghiệp của ông tìm cách thử nghiệm các kịch bản nhân quả khác nhau để khám phá các mạng phức tạp với các mối tương quan phong phú hơn, có thể được khai thác để phát triển các công nghệ lượng tử mới. Các nhà nghiên cứu tin rằng các kỹ thuật thử nghiệm của họ có thể dẫn đến lợi thế lượng tử trong các giao thức mật mã, giúp họ có thể nhận ra các công cụ mật mã linh hoạt hơn và ít đòi hỏi công nghệ hơn.

Các bài viết Các thí nghiệm với nguyên nhân và hiệu ứng lượng tử cho thấy tính phi phân loại ẩn xuất hiện đầu tiên trên Thế giới vật lý.

• Coinsmart. Sàn giao dịch Bitcoin và tiền điện tử tốt nhất Châu Âu.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. TRUY CẬP MIỄN PHÍ.
• CryptoHawk. Radar Altcoin. Dùng thử miễn phí.
• Nguồn: https://physicsworld.com/a/experiments-with-quantum-cause-and-effect-reveal-hiised-nonclassicality/