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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.12043v4
• Date: Tue, 19 Mar 2024 18:34:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-21 23:26:53.521146
• Title: Introducing Quantum Entanglement to First-Year Students: Resolving the Trilemma
• Title（参考訳）: 量子エンタングルメントの初等生への導入 : トリレンマの解消
• Authors: W. M. Stuckey, Timothy McDevitt, 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。 このトリレンマは、アインシュタインが時間拡張と長さ収縮の謎を解くのと全く同じ方法で解決する。 量子絡み合いの原理は、アインシュタインが使ったのと同じ原理に基づいている。
• 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, totally ignoring the 2022 Nobel Prize in Physics. 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(Quantum Mechanics, 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どうあるにせよ、謎のベル-不等質-違反相関を含むトリレンマに直面している。 2022年のノーベル物理学賞を完全に無視して、導入の完全性に妥協し、その事実を共有することを単純に選択することができる。 彼らは、このミステリーを導入することで、より好奇心をそそる学生達に不満を抱き、QM形式と関連する(同様に神秘的な)保存法則が実験に美しく対応していることを単に伝えただけで、言うべきことは他にない。 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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