(Phys.org)—Voor de eerste keer, natuurkundigen hebben experimenteel de schending van "bilocale causaliteit" aangetoond - een concept dat gerelateerd is aan de meer standaard lokale causaliteit, behalve dat het de precieze manier verklaart waarop fysieke systemen in eerste instantie worden gegenereerd. De resultaten laten zien dat het mogelijk is om de lokale causaliteit op een geheel nieuwe en meer algemene manier te schenden, wat zou kunnen leiden tot een potentiële nieuwe bron voor kwantumtechnologieën.

de fysici, Gonzalo Carvacho et al., van instellingen in Italië, Brazilië, en Duitsland, hebben een paper gepubliceerd over de demonstratie van de schending van bilokale causaliteit in een recent nummer van Natuurcommunicatie .

In het algemeen, het idee van lokale causaliteit wordt meestal als vanzelfsprekend beschouwd:objecten kunnen andere objecten alleen beïnvloeden als ze fysiek dicht bij elkaar staan, en eventuele correlaties tussen verre objecten moeten in het verleden zijn ontstaan ​​toen ze dichter bij elkaar stonden. Maar in de kwantumwereld verre deeltjes kunnen worden gecorreleerd op manieren die onmogelijk zijn voor klassieke objecten, tenzij deze verre deeltjes elkaar op de een of andere manier kunnen beïnvloeden.

Om te bepalen of lokale causaliteit is geschonden, natuurkundigen voeren Bell-tests uit, die proberen de ongelijkheden van Bell te schenden. Als een Bell-ongelijkheid wordt geschonden, dan is ofwel lokaliteit of realisme (of gewoon "lokaal realisme") ook geschonden.

Er zijn tientallen verschillende versies van Bell-ongelijkheden, maar momenteel maken ze allemaal dezelfde veronderstelling:dat de correlaties tussen deeltjes allemaal afkomstig zijn van een enkele gemeenschappelijke bron. Bij echte experimenten echter, deeltjes en hun correlaties kunnen uit veel verschillende bronnen komen.

Om dit probleem aan te pakken, het nieuwe artikel beschouwt een nieuw type Bell-ongelijkheid die verklaart dat de twee bronnen van toestanden die in het experiment worden gebruikt onafhankelijk zijn, de zogenaamde bilocaliteitsaanname. Door dit nieuwe type Bell-ongelijkheid te schenden, de onderzoekers hebben voor het eerst de bilokale causaliteit geschonden, wat wijst op de aanwezigheid van niet-bilokale correlaties die totaal anders zijn dan andere soorten kwantumcorrelaties.

De onderzoekers toonden ook aan dat, in bepaalde situaties, het is mogelijk om bilokale causaliteit te schenden, maar niet elk ander type lokale causaliteit. Deze bevinding suggereert verder dat dit type schending echt anders is dan elke standaard lokale causaliteitsschending.

"Ons werk is een experimenteel proof-of-principle voor netwerkgeneralisaties van de stelling van Bell, " vertelde co-auteur Fabio Sciarrino aan de Sapienza Universiteit van Rome Phys.org . "We hebben experimenteel aangetoond hoe bilocaliteit kan worden beschouwd als een krachtige hulpbron die onze huidige mogelijkheden om informatie op een niet-klassieke manier te verwerken vergroot."

Algemeen, de resultaten dragen bij aan het perspectief dat de standaard Bell-ongelijkheden slechts één bepaald type van meer algemene fenomenen zijn. Verdere verkenning van dit idee zou richting kunnen geven aan het ontwerp van toekomstige experimenten die meer inzicht kunnen geven in de schendingen van lokale causaliteit en hoe deze in toepassingen kunnen worden gebruikt. De nieuwe niet-bilokale correlaties, bijvoorbeeld, kan worden gebruikt als een hulpmiddel voor het opzetten van zeer veilige kwantumcommunicatiekanalen in complexe kwantumnetwerken.

In de toekomst, de onderzoekers zijn van plan de experimentele demonstratie uit te breiden naar grotere kwantumnetwerken. Ze merkten ook op dat het huidige experiment onderhevig is aan mazen, net als elke andere Bell-test, anders dan de recente maasvrije Bell-tests. De natuurkundigen hopen dat er op een dag ook een maasvrije test kan worden ontwikkeld voor bilokale causaliteitsschending.

"Een natuurlijke volgende stap is om experimenteel grotere kwantumnetwerken te realiseren door meer knooppunten en meer verstrengelde bronnen toe te voegen, " zei Sciarrino. "Onze huidige onderzoeksplannen hebben betrekking op de studie van de bilocaliteit in kwantumnetwerken onder strikte voorwaarden van referentiekaders tussen de verschillende partijen om een ​​ander kenmerk van deze nieuwe bron te benadrukken."

© 2017 Fys.org