論文の概要: Internal causality breaking and emergence of entanglement in the quantum realm
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.09368v2
- Date: Mon, 10 Jun 2024 03:31:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-12 00:43:59.850450
- Title: Internal causality breaking and emergence of entanglement in the quantum realm
- Title（参考訳）: 量子領域における内部因果分解と絡み合いの出現
- Authors: Shuang-Kai Yang, Wei-Min Zhang,
- Abstract要約: 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。
我々は,1モードの初期波動関数が,ハイゼンベルクの最小不確実性に従うウェーブパケットと異なる場合,各モードの時間進化の因果性は内部的に破壊されることを示した。
- 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, even though it has been confirmed by many experiments over decades through the criterion of violating Bell's inequality. However, a fundamental questions arisen from EPR paradox is still not fully understood, that is, why and how entanglement emerges in quantum realm but not in classical world. 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 an initially separable pure state for the two modes, namely, there are no entanglement and statistic probability 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 the minimum Heisenberg uncertainty (which corresponds to a well-defined classically particle), the causality in the time-evolution of each mode is internally broken. 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 theorem only rules out the existence of local hidden variables in the probabilistic interpretation of quantum mechanics. It is the breaking of internal causality in the dynamical evolution of subsystems that induces the probabilistic nature of quantum mechanics, even though the dynamical evolution of the whole system completely obey the deterministic Schr\"{o}dinger equation. This conclusion is valid for all quantum systems. It provides a fundamental origin of the probabilistic feature within the deterministic framework of quantum mechanics.
- Abstract（参考訳）: エンタングルメントは、ベルの不等式違反の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にもかかわらず、量子力学において最も顕著だが最も奇妙な性質である。
しかし、EPRパラドックスから生じる根本的な問題は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、最初は2つのモードで分離可能な純粋な状態から始めます。
確率論的解釈に頼らずに運動の量子方程式を正確に解くことで、1つの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(これは古典的粒子と一致する)に従うウェーブパケットと異なる場合、各モードの時間進化の因果性は内部的に破壊される。
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。
ベルの定理は、量子力学の確率論的解釈における局所的な隠れ変数の存在を規定するのみである。
これは、量子力学の確率論的性質を誘導する部分系の力学進化における内部因果関係の破滅であり、系全体の力学進化は決定論的シュルンディンガー方程式に完全に従う。
この結論は全ての量子系に対して有効である。
これは、量子力学の決定論的枠組みにおける確率的特徴の根本的な起源を提供する。
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