論文の概要: Emergence of entanglement and breakdown of causality in the quantum realm
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.09368v1
- Date: Thu, 14 Mar 2024 13:16:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-15 20:27:28.839906
- Title: Emergence of entanglement and breakdown of causality in the quantum realm
- Title(参考訳): 量子領域における絡み合いの発生と因果関係の分解
- Authors: Shuang-Kai Yang, Wei-Min Zhang,
- Abstract要約: 絡み合いは最も印象的だが、量子力学において最も奇妙な性質である。
ビーム分割による2つのフォトニックモードの量子力学について検討した。
一方のモードの初期波動関数がハイゼンベルクの不確実性に従わないウェーブパケットと異なる場合、他のモードの時間進化の因果関係を明示的に分解する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.1970409518725493
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Entanglement is the most striking but also most weird property in quantum mechanics. It has been confirmed by many experiments over decades through the criterion of violating Bell's inequality. However, a more fundamental problem arisen from EPR paradox is still not fully understood, that is, why quantum world emerges entanglement that classical physics does not. In this paper, we investigate the quantum dynamics of two photonic modes (or any two bosonic modes) coupled to each other through a beam splitting. Such a coupling fails to produce two-mode entanglement. We also start with a decoupled two-mode initial pure state, namely, no entanglement and no statistic feature to begin with. By solving the quantum equation of motion exactly without relying on the probabilistic interpretation, we find that when the initial wave function of one mode is different from a wave packet obeying minimum Heisenberg uncertainty (which corresponds to a well-defined classically particle), the causality in the time-evolution of another mode is broken down explicitly. It also leads to the emergence of quantum entanglement between the two modes. The lack of causality is the nature of statistics. The Bell's inequality only excludes the possible existence of local hidden variables for the probabilistic interpretation of quantum mechanics. The internally causality breaking in the dynamical evolution of subsystems in isolated systems may answer the question how quantum dynamics generate naturally the probabilistic phenomena, even though the dynamical evolution of the whole system is completely described by the deterministic Schr\"{o}dinger equation.
- Abstract(参考訳): 絡み合いは最も印象的だが、量子力学において最も奇妙な性質である。
ベルの不平等を犯すという基準によって、何十年にもわたって多くの実験によって確認されてきた。
しかし、EPRパラドックスから生じるより根本的な問題は、量子世界が古典物理学が持たない絡み合いを生じさせる理由として、まだ完全には理解されていない。
本稿では,ビーム分割により互いに結合した2つのフォトニックモード(または2つのボソニックモード)の量子力学について検討する。
このような結合は2モードの絡み合いを生じさせない。
また、分離された2モードのイニシャルステートから始めます。
確率論的解釈に頼らずに運動の量子方程式を解くことで、あるモードの初期波動関数が最小のハイゼンベルクの不確実性に従う波動パケットと異なる場合、他のモードの時間進化の因果性は明示的に分解される。
これはまた、2つのモード間の量子絡み合いの出現にも繋がる。
因果関係の欠如は統計の性質である。
ベルの不等式は、量子力学の確率論的解釈のためにのみ、局所的な隠れ変数の存在を排除している。
孤立系におけるサブシステムの動的進化における内部因果関係の破れは、量子力学が自然に確率的現象を生成しているのかという疑問に答えることができる。
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