Splątanie kwantowe i nierówności Bella

Co się właśnie stało?

Dwa splątane fotony lecą do dwóch oddalonych detektorów ustawionych pod kątami a i b. Dla każdej pary ustawień mierzymy korelację wyników. Gdy dobierzesz odpowiednie kąty, suma tych korelacji przekracza granicę, którą dopuszcza jakikolwiek model z „ukrytymi zmiennymi lokalnymi" — czyli świat nie może działać tak, jak sądził Einstein.

Korelacja kwantowa:

E(a,b) mówi, jak silnie skorelowane są wyniki pomiarów obu detektorów w zależności od różnicy kątów a−b. Dla a=b korelacja jest maksymalna (E=−1), dla różnicy 90° — zerowa.

Nierówność Bella (test CHSH):

Cztery pomiary przy czterech kombinacjach kątów (a, a′=a+90°, b, b′=b+90°) łączymy w jedną liczbę S:

Co to znaczy w praktyce?

Każda teoria zakładająca, że cząstki mają z góry ustalone wyniki (ukryte zmienne) i że informacja nie podróżuje szybciej niż światło (lokalność), przewiduje S ≤ 2. Eksperymenty Aspecta, Clausera i Zeilingera (Nobel 2022) potwierdziły S bliskie 2,83 — nierówność Bella jest łamana w naturze.

Po co Ci to na maturze:

Wystarczy pamiętać wniosek jakościowy: pomiar S > 2 wyklucza lokalny realizm i jest dowodem eksperymentalnym na nielokalność mechaniki kwantowej — to sedno Nobla z fizyki 2022.

Zapamiętaj: klasycznie S ≤ 2, kwantowo aż do 2√2 ≈ 2,83 — przekroczenie granicy klasycznej to eksperymentalny dowód, że świat na poziomie kwantowym jest nielokalny.