纠缠与非定域性

CHSH 不等式

CHSH 不等式是贝尔想法的、可直接用于实验的实用形式,由克劳泽、霍恩、希莫尼与霍尔特于 1969 年提出。贝尔最初的论证需要真实仪器永远无法提供的完美关联,而 CHSH 则适用于不完美、贴近现实的测量。两位相距遥远的观察者各自只在两种设置之间做选择,并记录一个「是」或「否」的结果,再用由此得到的四个关联平均值构造出一个单一的组合量。

对任何定域隐变量理论,那个组合量的大小都不能超过 2。量子力学则在采用一个合适的纠缠态与精心选取的测量角度时,预言一个高达 2 乘以根号 2、约为 2.83 的值——即齐瑞尔森界限。这两个数之间的差距,正是贝尔检验所测量的对象,它把一个关于实在本性的深刻问题,化作一个可与界限 2 相比较的单一数字。

由于稳健、简单、能容忍现实世界的噪声,CHSH 已成为这一领域的标准主力。几乎每一项现代贝尔检验都会报告一个 CHSH 值,而这个不等式也支撑着诸如「设备无关的随机数生成」与密码学等应用——在那里,一次经过验证的 CHSH 违反,可以证明真正的量子行为(而非某种隐藏的经典把戏)正在起作用,且无需信任这些设备的内部运作。

S = |E(a,b) − E(a,b′) + E(a′,b) + E(a′,b′)| ≤ 2 (quantum: up to 2√2)

四个关联项组合成一个数 S;定域实在把它封顶在 2,量子力学则可达到 2√2。

测得的 S 超过 2 是反对定域实在的有力证据,但唯有同时堵上探测漏洞与定域性漏洞的实验,才能让结论无懈可击。

又称
Clauser–Horne–Shimony–Holt inequalityCHSH boundCHSH 界限