Kokeet Bellin eriarvoisuus , joskus kutsutaan EPR kokeita suunnitellaan toteen reaalimaailmassa tiettyjen teoreettisen seurauksista ilmiö takertua vuonna kvanttimekaniikka , ilmiö, jota on tarkoitus ei voida tapahtua mukaan klassinen kuva maailmalle, jolle on tunnusomaista paikallisuuden periaatteen käsite . Paikallisuusperiaatteen mukaisesti fyysisesti erillisillä järjestelmillä suoritettujen eri mittausten tulosten välisten korrelaatioiden on täytettävä tietyt rajoitukset, joita kutsutaan Bellin epätasa-arvoiksi . John Bell päättää ensimmäisen tällaisen eriarvoisuuden artikkelissaan " Einstein-Podolsky-Rosen-paradoksista ". Bellin lauseessa todetaan, että korrelaatioita koskevia kvanttimekaniikan ennusteita, jotka eivät ole yhteensopivia Bellin epätasa-arvon kanssa, ei voida toistaa jollakin paikallisella piilotetun muuttujan teorialla. Nämä järjestelmät eivät kuitenkaan mitätöi ei-paikallisia piilotettujen muuttujien teorioita, kuten De Broglie-Bohmin teoria .
Bellin eriarvoisuudet ryhmittävät tietyn määrän eriarvoisuuksia, jotka piilotettujen paikallisten muuttujien teoriat tuottavat.
Käytännössä viimeisimmissä kokeissa on käytetty valoa, jonka oletetaan lähettävän hiukkasia muodostavien fotonien muodossa (tuotettu ketjutörmäyksellä ( alaspäin ) tai alaspäin muuntamalla ), pikemminkin atomien muodossa, jotka Bell alun perin mietti. Mielenkiintoisin ominaisuus tunnetuimmissa kokeissa on polarisaation suunta , vaikka muitakin ominaisuuksia voidaan käyttää. Nämä kokeet on jaettu kahteen luokkaan sen mukaan, onko käytetyillä työkaluilla yksi vai kaksi ulostulokanavaa.
Kaavio kuvaa klassista "kaksikanavaista" optista kokeilua, jonka fyysikko Alain Aspect vihki käyttöön vuonna 1982. Vastaavuudet (samanaikaiset havainnot) kirjataan, tulokset luokitellaan luokkiin "++", "+ -", " - + 'tai' −− 'ja vastaavat kumulatiivisia lukuja.
Suoritetaan neljä erillistä menettelyä, jotka vastaavat tilastollisen testin S neljää termiä E ( a , b ) (yhtälö (2) alla). Arvot a , a ′, b ja b ′ ovat käytännössä kiinteästi 0, 45 °, 22,5 ° ja 67,5 ° - "Bell-kokeen kulmat" - nämä arvot johtavat sitten merkittävimmin Bellin eriarvoisuuden loukkaamiseen.
Kullekin valitulle a: n ja b: n arvolle tallennetaan samanaikaisten havaintojen määrä kussakin luokassa ( N ++ , N - , N + - ja N - + ). E ( a , b ): n kokeellinen arvo lasketaan seuraavasti:
(1) E = ( N ++ + N - - N + - - N - + ) / ( N ++ + N - + N + - + N - + ).
Kun neljä E on laskettu, kokeellinen arvio seuraavasta tilastollisesta testistä
(2) S = E ( a , b ) - E ( a , b ′) + E ( a ′, b) + E ( a ′, b ′)
on päätelty. Jos S on suurempi kuin 2, CHSH-eriarvoisuudet ovat ristiriidassa. Kokeessa validoitiin sitten kvanttimekaaninen ennustus ja suljettiin pois kaikki piilotettujen paikallisten muuttujien teoriat.
Lausekkeen käytön perustelemiseksi oli kuitenkin muotoiltava vahva hypoteesi (2). Oletetaan, että havaittujen parien näyte edustaa lähteen lähettämiä pareja. Se, että tämä hypoteesi voi olla virheellinen, on yksi Bellin eriarvoisuuskokeiden virheistä.
Nämä laskelmat johtavat CHSH-eriarvoisuuteen (en) .
Alain Aspect ja hänen tiiminsä Pariisin Orsayssa suorittavat kolme Bellin eriarvoisuustestiä.
Kansainvälinen tutkijaryhmä on osoittanut kvanttipitoisuuden vahvuuden. Koe koostui satunnaisdatan hankkimisesta tuhansista kokeiluun rekrytoiduista ihmisistä, jotka tuottivat nämä numerot videopelin kautta. Ruiskutetaan ne sekaantuneiden kvantti-kaksikonfotonien järjestelmään ja varmistetaan, että tieto säilyi kvanttitangossa.
"Todistaja" -kokeilu on ehdotettu kietoutumattomien fotonien kanssa, sen mahdollisen tuloksen on päinvastoin kunnioitettava Bellin eriarvoisuutta
Vaikka Bellin yhä kehittyneempien eriarvoisuuskokeiden sarja on yleensä vakuuttanut fyysikkoyhteisön siitä, että paikallisen realismin kaksoisperiaate on kestämätön, sitä ei voida koskaan sulkea kokonaan pois. Esimerkiksi superdeterminismin hypoteesia, jossa kaikki kokeet ja niiden tulokset on ennalta määritelty, ei voida testata (se on kiistämätön ).
Vuoteen 2015 saakka kaikkien Bellin eriarvoisuutta rikkovien kokeiden tulokset voitiin teoriassa selittää hyödyntämällä havaitsemisvirhe tai paikkakunnan virhe (tai porsaanreikä). Paikallisuuden (tai tiedonsiirron) porsaanreikä tarkoittaa, että koska käytännössä nämä kaksi fotonidetektiota erotetaan aikavälillä, ensimmäinen havainto voi vaikuttaa toiseen tietyntyyppisellä signaalilla. Tämän virheen välttämiseksi kokeilijan on varmistettava, että liikkuvat hiukkaset ovat riittävän kaukana toisistaan ennen mittaamista ja että mittausprosessi on nopea. Vakavampi on havaitsemisaukko (tai ei-edustava näyte), jossa kaikkia hiukkasia ei havaita. Voidaan kuvitella esimerkiksi, että kaikki hiukkaset käyttäytyvät satunnaisesti, mutta instrumentit havaitsevat vain kvanttikorrelaatioita osoittavan osanäytteen, jolloin havaitseminen riippuu paikallisten piilotettujen muuttujien yhdistelmästä ja detektorin virityksestä.
Aiemmin kokeilijat ovat toistuvasti ilmaisseet luottamuksensa virheettömän testauksen mahdollisuuteen lyhyellä varoitusajalla. Toisaalta jotkut tutkijat ovat osoittaneet loogisen mahdollisuuden, että kvanttifysiikka itsessään estää virheetöntä testiä koskaan toteuttamasta.
Vuonna 2015 Hensen et ai. on todettu olevan virheetön. Siinä käytettiin kahta timanttia lähes 1,3 kilometrin etäisyydellä toisistaan, ja niiden kideverkossa oli vikoja, jotka antoivat heille pyörityksen, jota voidaan käyttää hallintaan.