teorema de campana
El teorema de Bell demuestra que la física cuántica es incompatible con las teorías locales de variables ocultas . Fue presentado por el físico John Stewart Bell en un artículo de 1964 titulado "Sobre la paradoja de Einstein Podolsky Rosen ", en referencia a un experimento mental de 1935 que Albert Einstein , Boris Podolsky y Nathan Rosen usaron para argumentar que la física cuántica es una teoría "incompleta". [1] [2] Para 1935, ya se reconocía que las predicciones de la física cuántica son probabilísticas .. Einstein, Podolsky y Rosen presentaron un escenario que, en su opinión, indicaba que las partículas cuánticas, como los electrones y los fotones , deben tener propiedades o atributos físicos no incluidos en la teoría cuántica, y las incertidumbres en las predicciones de la teoría cuántica se debían al desconocimiento de estas propiedades. , más tarde denominadas "variables ocultas". Su escenario involucra un par de objetos físicos muy separados, preparados de tal manera que el estado cuántico del par está entrelazado .
Bell llevó el análisis del entrelazamiento cuántico mucho más allá. Dedujo que si las mediciones se realizan de forma independiente en las dos mitades separadas de un par, entonces la suposición de que los resultados dependen de variables ocultas dentro de cada mitad implica una restricción sobre cómo se correlacionan los resultados de las dos mitades. Esta restricción más tarde se llamaría desigualdad de Bell. Bell luego mostró que la física cuántica predice correlaciones que violan esta desigualdad. En consecuencia, la única forma en que las variables ocultas podrían explicar las predicciones de la física cuántica es si son "no locales", de alguna manera asociadas con ambas mitades del par y capaces de transmitir influencias instantáneamente entre ellas, sin importar cuán separadas estén las dos mitades. [3] [4]Como Bell escribió más tarde, "Si [una teoría de variables ocultas] es local, no estará de acuerdo con la mecánica cuántica, y si está de acuerdo con la mecánica cuántica, no será local". [5]
En los años siguientes se demostraron múltiples variaciones del teorema de Bell, introduciendo otras condiciones estrechamente relacionadas, generalmente conocidas como desigualdades de Bell (o "tipo Bell"). Estos han sido probados experimentalmente en laboratorios de física muchas veces desde 1972. A menudo, estos experimentos han tenido el objetivo de mejorar los problemas de diseño o configuración experimental que, en principio, podrían afectar la validez de los resultados de las pruebas de Bell anteriores. Esto se conoce como "cerrar lagunas en las pruebas de Bell". Hasta la fecha, las pruebas de Bell han encontrado que la hipótesis de las variables ocultas locales es inconsistente con la forma en que, de hecho, se comportan los sistemas físicos. [6] [7]
La naturaleza exacta de las suposiciones requeridas para probar una restricción de tipo Bell en las correlaciones ha sido debatida por físicos y filósofos . Si bien la importancia del teorema de Bell no está en duda, sus implicaciones completas para la interpretación de la mecánica cuántica siguen sin resolverse.
Hay muchas variaciones sobre la idea básica, algunas emplean suposiciones matemáticas más fuertes que otras. [8] Significativamente, los teoremas tipo Bell no se refieren a ninguna teoría particular de variables ocultas locales, sino que muestran que la física cuántica viola los supuestos generales detrás de las imágenes clásicas de la naturaleza. El teorema original demostrado por Bell en 1964 no es el más susceptible de experimentar, y es conveniente introducir el género de las desigualdades tipo Bell con un ejemplo posterior. [9]
La fuente S produce pares de "fotones", enviados en direcciones opuestas. Cada fotón encuentra un polarizador de dos canales cuya orientación (a o b) puede establecer el experimentador. Las señales emergentes de cada canal son detectadas y las coincidencias de cuatro tipos (++, −−, +− y −+) son contadas por el monitor de coincidencia.