De eksperimenter på Bells ulikheter , også kalt EPJ eksperimenter, er designet for å demonstrere eksistensen i den virkelige verden av visse teoretiske konsekvenser av forviklinger fenomen i kvantemekanikk , et fenomen som er ment for ikke å være i stand til å skje i henhold til en klassisk bilde av verden preget av begrepet lokalitetsprinsippet . I kraft av lokalitetsprinsippet må sammenhengen mellom resultatene av forskjellige målinger utført på fysisk separate systemer tilfredsstille visse begrensninger, kalt Bell-ulikheter . John Bell utleder en første ulikhet av denne typen i sin artikkel "On the Einstein-Podolsky-Rosen Paradox ". Bells setning sier at spådommer fra kvantemekanikk angående korrelasjoner, uforenlig med Bells ulikhet, ikke kan reproduseres av noen lokal skjult variabelteori. Imidlertid ugyldiggjør ikke disse ordningene teorier om ikke-lokale skjulte variabler som De Broglie-Bohm-teorien .
Bells ulikheter grupperer et visst antall ulikheter gjengitt av teorier om skjulte lokale variabler.
I praksis har de siste eksperimentene brukt lys, antatt å sendes ut i form av partikkeldannende fotoner (produsert av kjedekollisjon (til) eller nedkonvertering ), snarere i form av atomene som Bell opprinnelig hadde i tankene. Den mest interessante egenskapen, i de mest kjente eksperimentene, er polarisasjonsretningen , selv om andre egenskaper kan brukes. Disse eksperimentene er delt inn i to klasser, avhengig av om verktøyene som brukes har en eller to utgangskanaler.
Diagrammet beskriver et klassisk optisk eksperiment av "tokanals" typen, som fysikeren Alain Aspect innviet i 1982. Konkordansene (samtidige deteksjoner) blir registrert, resultatene er klassifisert i '++', '+ -', ' - + 'eller' −− 'og tilsvarer kumulative tellinger.
Fire forskjellige prosedyrer utføres, tilsvarende de fire vilkårene i E ( a , b ) i den statistiske testen S (ligning (2) nedenfor). Verdiene a , a ′, b og b ′ er i praksis vanligvis faste til henholdsvis 0, 45 °, 22,5 ° og 67,5 ° - "vinklene til Bell-eksperimentet" - disse verdiene er de som da fører mest til brudd på Bells ulikheter.
For hver valgte verdi av a og b registreres antall samtidige deteksjoner i hver kategori ( N ++ , N - , N + - og N - + ). Den eksperimentelle verdien av E ( a , b ) beregnes på denne måten:
(1) E = ( N ++ + N - - N + - - N - + ) / ( N ++ + N - + N + - + N - + ).
Når de fire E er beregnet, et eksperimentelt estimat av følgende statistiske test
(2) S = E ( a , b ) - E ( a , b ') + E ( a ', b) + E ( a ', b ')
er utledet. Hvis S er større enn 2, motsiges CHSH-ulikhetene. Eksperimentet validerte deretter den kvantemekaniske prediksjonen og utelukket alle teoriene om skjulte lokale variabler.
Imidlertid måtte en sterk hypotese formuleres for å rettferdiggjøre uttrykksbruken (2). Det antas at utvalget av påviste par er representativt for parene som sendes ut av kilden. Det faktum at denne hypotesen kan være ugyldig, er en av feilene i Bells ulikhetseksperimenter.
Disse beregningene fører til CHSH-ulikhet (en) .
Alain Aspect og hans team i Orsay, Paris, utfører tre Bell-ulikhetstester.
Et internasjonalt team av forskere har demonstrert robustheten i kvanteforvikling. Eksperimentet besto av å skaffe tilfeldige data fra tusenvis av mennesker rekruttert til eksperimentet som genererte disse tallene via et videospill. Å injisere dem i et system med sammenfiltrede kvante-tvillingfotoner, og for å verifisere at informasjonen ble bevart av kvanteforviklingen.
Et "vitne" -eksperiment er blitt foreslått med ikke-sammenfiltrede fotoner, dets mulige resultat må tvert imot respektere Bells ulikheter
Selv om Bells serie med stadig mer sofistikerte ulikhetseksperimenter generelt har overbevist fysikersamfunnet om at det dobbelte prinsippet om lokal realisme er uholdbart, kan det aldri utelukkes fullstendig. For eksempel kan hypotesen om superdeterminisme der alle eksperimenter og resultatene deres er forhåndsbestemt ikke testes (det er ugjendrivelig ).
Fram til 2015 kunne resultatene av alle eksperimenter som bryter med Bell-ulikhet, teoretisk forklares ved å utnytte deteksjonsfeilen eller lokalitetsfeilen (eller smutthullet). Lokalitet (eller kommunikasjons) smutthull betyr at siden de to fotondeteksjonene i praksis er atskilt med et tidsintervall, kan den første deteksjonen påvirke den andre av en eller annen type signal. For å unngå denne feilen, må eksperimentøren sikre at de bevegelige partiklene er langt nok fra hverandre før de måles, og at måleprosessen er rask. Mer alvorlig er deteksjonshullet (eller ikke-representativ prøve), der partiklene ikke alle vil bli oppdaget. Man kan for eksempel forestille seg at alle partiklene oppfører seg tilfeldig, men at instrumentene bare oppdager en delprøve som viser kvantekorrelasjoner, og lar deteksjonen avhenge av en kombinasjon av lokale skjulte variabler og innstillingen av detektoren.
Tidligere har eksperimenter gjentatte ganger gitt uttrykk for sin tillit til muligheten for feilfri testing på kort varsel. På den annen side har noen forskere påpekt den logiske muligheten for at kvantefysikk i seg selv forhindrer at en feilfri test noen gang blir implementert.
I 2015 ble Bell-eksperimentet fra Hensen et al. har blitt rapportert å være feilfri. Den brukte to diamanter som var nesten 1,3 kilometer fra hverandre, og viste mangler i krystallgitteret deres, noe som ga dem et snurr som kan brukes til kontroll.