論文の概要: Introducing Quantum Entanglement to First-Year Students: Resolving the Trilemma

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.12043v3
• Date: Wed, 12 Jan 2022 00:49:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-27 04:01:39.210958
• Title: Introducing Quantum Entanglement to First-Year Students: Resolving the Trilemma
• Title（参考訳）: 初年の学生に量子エンタングルメントを導入する--三補題の解法
• Authors: W.M. Stuckey, Timothy McDevitt, and Michael Silberstein
• Abstract要約: 量子絡み合いの概念は、典型的には入門物理学の教科書では全くカバーされていない。 ここでは、ベルの不等式違反相関を含むトリレンマを解消する。 我々は「経験的に発見された」事実の数学的帰結に基づく「原理的」な説明を頼りにしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: While quantum mechanics (QM) is covered at length in introductory physics textbooks, the concept of quantum entanglement is typically not covered at all, despite its importance in the rapidly growing area of quantum information science and its extensive experimental confirmation. Thus, physics educators are left to their own devices as to how to introduce this important concept. Regardless of how a physics educator chooses to introduce quantum entanglement, they face a trilemma involving its mysterious Bell-inequality-violating correlations. They can compromise on the the completeness of their introduction and simply choose not to share that fact. They can frustrate their more curious students by introducing the mystery and simply telling them that the QM formalism with its associated (equally mysterious) conservation law maps beautifully to the experiments, so there is nothing else that needs to be said. Or, they can compromise the rigor of their presentation and attempt to resolve the mystery by venturing into the metaphysical quagmire of competing QM interpretations. Herein, we resolve this trilemma in precisely the same way that Einstein resolved the mysteries of time dilation and length contraction that existed in the late nineteenth century. That is, we resort to "principle" explanation based on the mathematical consequences of "empirically discovered" facts. Indeed, our principle account of quantum entanglement is even based on the same principle Einstein used, i.e., the relativity principle or "no preferred reference frame." Thus, this principle resolution of the trilemma is as complete, satisfying, analytically rigorous, and accessible as the standard introduction of special relativity for first-year physics students.
• Abstract（参考訳）: 量子力学(QM)は入門物理学の教科書で長くカバーされているが、量子エンタングルメント(quantum entanglement)の概念は、急速に成長する量子情報科学の領域と、その広範な実験的検証において重要であるにもかかわらず、一般的にはカバーされていない。 このように、物理教育者は、この重要な概念を導入する方法について、自身のデバイスに委ねられている。 物理学の教育者が量子絡み合いを導入する方法が何であれ、謎のベル不等式違反の相関関係を含むトリレンマに直面している。 彼らは導入の完全性に妥協し、その事実を共有しないことを単に選択できる。 謎を解き明かして、qmの形式と関連する(正確にはミステリー)保存法が、実験に美しくマップされていることを単に伝えれば、より好奇心に満ちた生徒をいらいらさせることができます。 あるいは、彼らはプレゼンテーションの厳密さを妥協し、競合するQM解釈のメタ物理準位に介入することでミステリーを解決しようとする。 ここでは、アインシュタインが19世紀後半に存在した時間拡張と長さ収縮の謎を解くのと全く同じ方法で、このトリレンマを解く。 すなわち、我々は「経験的に発見された」事実の数学的結果に基づいて「原理的」な説明を行う。 実際、我々の量子絡み合いの原理はアインシュタインが用いたのと同じ原理、すなわち相対性理論や「好ましくない参照フレーム」に基づいている。 このように、トリレンマのこの原理的解決は完全であり、満足し、分析的に厳密であり、初年次物理学生のための特殊相対性理論の標準導入としてアクセス可能である。

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