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Anales/Anales AFA

Dos hipótesis ocultas en las desigualdades de Bell

Alejandro Andrés Hnilo

Published Jan 1, 2016• 1 citation
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Abstract

Hace poco se cumplieron 50 años del famoso trabajo original de J.S.Bell que mostró la incompatibilidad entre las predicciones de la Mecánica Cuántica (QM), para la correlación entre mediciones realizadas sobre un par de partículas entrelazadas distantes, y las ideas intuitivas de Localidad y Realismo (LR). Los experimentos realizados hasta ahora muestran que dicha correlación es mayor que la aparentemente permitida por LR. Sin embargo, en la deducción de las desigualdades de Bell hay dos hipótesis no evidentes, adicionales a LR: una es que las integrales en el espacio de las variables ocultas son “apropiadas” (en el sentido de Riemann o Lebesgue); la otra es similar a la hipótesis ergódica. Ambas hipótesis dejan de cumplirse en algunos sistemas complejos. Por lo tanto, los resultados experimentales pueden interpretarse tanto como la refutación de LR en la Naturaleza o, por el contrario, como la evidencia de una dinámica subyacente, caótica y no-ergódica. En este trabajo se discute el origen y significado de esas hipótesis adicionales

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Two hidden hypothesis in the Bell’s inequalities

Alejandro Andrés Hnilo

Hace poco se cumplieron 50 años del famoso trabajo original de J.S.Bell que mostró la incompatibilidad entre las predicciones de la Mecánica Cuántica (QM), para la correlación entre mediciones realizadas sobre un par de partículas entrelazadas distantes, y las ideas intuitivas de Localidad y Realismo (LR). Los experimentos realizados hasta ahora muestran que dicha correlación es mayor que la aparentemente permitida por LR. Sin embargo, en la deducción de las desigualdades de Bell hay dos hipótesis no evidentes, adicionales a LR: una es que las integrales en el espacio de las variables ocultas son “apropiadas” (en el sentido de Riemann o Lebesgue); la otra es similar a la hipótesis ergódica. Ambas hipótesis dejan de cumplirse en algunos sistemas complejos. Por lo tanto, los resultados experimentales pueden interpretarse tanto como la refutación de LR en la Naturaleza o, por el contrario, como la evidencia de una dinámica subyacente, caótica y no-ergódica. En este trabajo se discute el origen y significado de esas hipótesis adicionales.

Anales/Anales AFA•Oct 3, 2016•0 citations

APUNTES PARA UNA MECÁNICA CUÁNTICA "LOCAL"

Alejandro Andrés Hnilo

El bien conocido conflicto entre la Mecánica Cuántica (QM) y las nociones intuitivas de Localidad y Realismo aparece en sistemas espacialmente extendidos. En este trabajo, se plantea la hipótesis de una violación transitoria de las predicciones de la QM en tiempos menores que L/c, donde L es la extensión espacial del estado de un par de fotones en estado entangled. De esta manera, se resuelve el conflicto sin afectar lo esencial de la descripción de la QM. Se establece, empleando operadores de Lindblad, la forma de la interacción más simple y general que "construye" las correlaciones cuánticas observadas a partir de estados iniciales (locales) dados por la teoría semiclásica de radiación. La hipótesis resulta experimentalmente distinguible de la QM, debido a que predice la existencia de frecuencias privilegiadas en el espectro de fluctuaciones del número de coincidencias en función del tiempo. Se discute brevemente las características que debería tener un experimento destinado a verificar la hipótesis.

•Apr 1, 2013•0 citations

Implicaciones ontológicas y epistemológicas de las desigualdades de Bell

Montaña Martínez, Luís Alejandro

El teorema de Bell es catalogado por algunos como el mas profundo descubrimiento de la ciencia. La idea que comunmente se presenta es que este obliga a escoger entre la tesis filosofica del realismo o la localidad, llegandose a afirmar que el realismo ha sido refutado por los fenomenos mismos. A la discusion acerca de la interpretacion del teorema de Bell, competen varias cuestiones de interes filosofico, particularmente cuestiones que se refieren a la ontologia cuantica, las caracteristicas del espacio-tiempo o, la naturaleza del realismo, por nombrar algunas. Este trabajo pretende analizar las implicaciones ontologicas y epistemologicas de las desigualdades de Bell y su relacion con la no localidad. Para tal efecto, se propone una orientacion filosofica inspirada en las ideas desarrolladas por Mario Bunge, dada su actitud de hacer filosofia a partir de los conocimientos cientificos. Con este objetivo, el trabajo parte desde los antecedentes historicos para luego desarrollar las ideas ontologicas y epistemologicas del realismo cientifico propuesto por Mario Bunge. Posteriormente se analizan las implicaciones fisicas de las desigualdades de Bell y su relacion con la no localidad, para terminar con la presentacion de una axiomatica de la mecanica cuantica con el fin de organizar las implicaciones ontologicas y epistemologicas de las desigualdades de Bell.

•Oct 25, 2016•0 citations

Una introducción al problema de la medición en la teoría cuántica de campos

Gloria Sofía Pinilla Carreño

Es pensado que la Mecánica Cuántica es una de las teorías fundamentales en la física. Esta teoría no solo ha permitido el estudio detenido de las propiedades de la naturaleza a una escala atómica, sino que también ha logrado una asombrosa convergencia con gran parte de las teorías clásicas. Un rasgo distintivo de la Mecánica Cuántica es su naturaleza probabilística, lo que implica que no puede prever con absoluta certeza el resultado de un experimento, sino tan solo asignar una probabilidad específica a su ocurrencia. En virtud de esta característica, la Mecánica Cuántica introduce un contexto donde llevar a cabo una medición se convierte en un proceso intrínseco. A pesar de ello, ninguno de sus fundamentos aborda explícitamente la definición de lo que constituye una medición cuántica. Aunque este procedimiento evidencia tanto la naturaleza probabilística a pequeña escala como el carácter determinista del ámbito macroscópico, surge de manera pertinente la pregunta: ¿qué se entiende por medición? O, al menos, ¿cómo llevar a cabo una medición? Diversos esfuerzos han sido realizados con el fin de construir un marco conceptual riguroso que describa el proceso de medición cuántica. En este estudio, se examinará detenidamente el esquema de medición propuesto por von Neumann interpretado a partir de la interacción entre el sistema principal y su entorno, así como los posibles tipos de mediciones que pueden surgir en estos sistemas. Sin embargo, al adentrarnos en el ámbito de la Teoría Cuántica de Campos y buscar realizar mediciones en este contexto, es imperativo ampliar la noción de medición de acuerdo con los principios de localidad y causalidad. Por ende, al establecer un marco claramente definido para las mediciones, también se delinean ciertas operaciones que son físicamente permitidas. Este trabajo se propone examinar los protocolos de medición en campos relativistas con el objetivo de comprender el protocolo propuesto por Fewster y Verch como una generalización de la teoría de medición cuántica no relativista.

•Dec 11, 2023•0 citations

La paralelepípedicos desigualdad de Bell y los experimentos de cascada atómica. ¿O es posible el realismo local frente a la mecánica cuántica?

Miguel Ferrero Melgar

EL OBJETO DE LA TESIS HA SIDO ESTUDIAR HASTA QUE PUNTO ES POSIBLE MANTENER EL PROGRAMA DE INVESTIGACION REALISTA LOCAL UNA VEZ DEMOSTRADA SU CONTRADICCION TEORICA CON LA MECANICA CUANTICA (TEOREMA DE BELL). EN LA MEMORIA SE CONCRETA EL SIGNIFICADO FILOSOFICO DE LOS TERMINOS REALISMO Y LOCALIDAD Y SE EXPONE EL FORMALISMO (A LA BELL CLAUSER Y HORNE) JUZGADO COMO MARCO GENERAL DE ESTE TIPO DE TEORIAS EN SU DIMENSION FISICA. DESPUES SE ESTUDIAN LOS EXPERIMENTOS DE CASCADA ATOMICA LLEVADOS A CABO HASTA LA FECHA PARA CONTRASTAR LAS DISTINTAS PREDICCIONES DE LOS FORMALISMOS REALISTA LOCAL Y CUANTICO Y SE ANALIZAN LAS CONDICIONES PRACTICAS DE SU REALIZACION RESALTANDO QUE LA INTERPRETACION USUAL DE AQUELLOS INCORPORA SIEMPRE UNA HIPOTESIS ADICIONAL (HIPOTESIS DE NO-ENHACEMENT) EXTRANA A LOS SUPUESTOS REALISTAS LOCALES. FINALMENTE SE DEMUESTRA CON LA CONSTRUCCION ESPECIFICA DE ALGUNOS MODELOS QUE ESA INTERPRETACION PODRIA SER INCORRECTA Y QUE EN CONTRA DE LO QUE GENERALMENTE SE PIENSA EL PROGRAMA REALISTA LOCAL NO PUEDE SER REFUTADO POR ELLOS.

•Jan 1, 1986•0 citations

Entrelazamiento

Fernando Martínez García

El entrelazamiento cuántico es un fenómeno físico producido por la existencia de correlaciones entre los subsistemas que componen un sistema. Dos problemas surgen a la hora de tratar con este fenómeno. El primero consiste en ver cómo se comportan estas correlaciones, y el segundo se debe a que una vez estudiado el comportamiento de las correlaciones parece dejar abierta una posibilidad para realizar comunicación superluminal. El presente trabajo pretende establecer cuáles son las bases sobre las que aparecen dichos problemas para después argumentar cuál es la respuesta correcta. Con el fin de aclarar la notación matemática que se va a utilizar en este trabajo y su significado físico, se presenta un primer apartado para explicar el tratamiento de sistemas compuestos mediante la notación de Dirac. Una vez obtenidas las herramientas matemáticas necesarias, presentaremos un desarrollo histórico en el que se trata la problemática que aparece en la Mecánica Cuántica a la hora de tratar las correlaciones entre subsistemas comenzando con la denominada “Paradoja EPR” la cual hace la suposición de que el colapso de la función de onda no ocurre de forma instantánea en todo el espacio y con esta hipótesis se llega a la conclusión de que la Mecánica Cuántica no es una teoría completa. Siguiendo el desarrollo histórico, se presenta el llamado “Teorema de Bell” que explica las diferencias que se deben observar dependiendo de si la Mecánica Cuántica es la teoría correcta o si lo son las teorías que puedan surgir a partir de las conclusiones de la paradoja EPR. Se han realizado experimentos con el fin de ver cuál de los dos esquemas teóricos es el correcto y se ha obtenido que las teorías originadas a partir de la paradoja EPR entran en clara contradicción con los resultados experimentales, mientras que la suposición de la existencia de un colapso instantáneo de la función de onda está en perfecto acuerdo con los resultados, por lo que la Mecánica Cuántica se considera el esquema correcto. Dedicaremos un apartado para explicar algunos de estos experimentos y sus resultados. Finalmente, el tratamiento de la Mecánica Cuántica de los subsistemas correlacionados, teniendo en cuenta la existencia de un colapso instantáneo de la función de onda, parece dar lugar a la posibilidad de que se produzcan comunicaciones de velocidades superiores a la de la luz. Con el fin de presentar estas posibilidades y demostrar porque no son viables para comunicación superlumínica se presenta otro apartado.

•Jan 1, 2016•0 citations
Hace poco se cumplieron 50 años del famoso trabajo original de J.S.Bell que mostró la incompatibilidad entre las predicciones de la Mecánica Cuántica (QM), para la correlación entre mediciones realizadas sobre un par de partículas entrelazadas distantes, y las ideas intuitivas de Localidad y Realismo (LR). Los experimentos realizados hasta ahora muestran que dicha correlación es mayor que la aparentemente permitida por LR. Sin embargo, en la deducción de las desigualdades de Bell hay dos hipótesis no evidentes, adicionales a LR: una es que las integrales en el espacio de las variables ocultas son “apropiadas” (en el sentido de Riemann o Lebesgue); la otra es similar a la hipótesis ergódica. Ambas hipótesis dejan de cumplirse en algunos sistemas complejos. Por lo tanto, los resultados experimentales pueden interpretarse tanto como la refutación de LR en la Naturaleza o, por el contrario, como la evidencia de una dinámica subyacente, caótica y no-ergódica. En este trabajo se discute el origen y significado de esas hipótesis adicionales
Hace poco se cumplieron 50 años del famoso trabajo original de J.S.Bell que mostró la incompatibilidad entre las predicciones de la Mecánica Cuántica (QM), para la correlación entre mediciones realizadas sobre un par de partículas entrelazadas distantes, y las ideas intuitivas de Localidad y Realismo (LR). Los experimentos realizados hasta ahora muestran que dicha correlación es mayor que la aparentemente permitida por LR. Sin embargo, en la deducción de las desigualdades de Bell hay dos hipótesis no evidentes, adicionales a LR: una es que las integrales en el espacio de las variables ocultas son “apropiadas” (en el sentido de Riemann o Lebesgue); la otra es similar a la hipótesis ergódica. Ambas hipótesis dejan de cumplirse en algunos sistemas complejos. Por lo tanto, los resultados experimentales pueden interpretarse tanto como la refutación de LR en la Naturaleza o, por el contrario, como la evidencia de una dinámica subyacente, caótica y no-ergódica. En este trabajo se discute el origen y significado de esas hipótesis adicionales.
El bien conocido conflicto entre la Mecánica Cuántica (QM) y las nociones intuitivas de Localidad y Realismo aparece en sistemas espacialmente extendidos. En este trabajo, se plantea la hipótesis de una violación transitoria de las predicciones de la QM en tiempos menores que L/c, donde L es la extensión espacial del estado de un par de fotones en estado entangled. De esta manera, se resuelve el conflicto sin afectar lo esencial de la descripción de la QM. Se establece, empleando operadores de Lindblad, la forma de la interacción más simple y general que "construye" las correlaciones cuánticas observadas a partir de estados iniciales (locales) dados por la teoría semiclásica de radiación. La hipótesis resulta experimentalmente distinguible de la QM, debido a que predice la existencia de frecuencias privilegiadas en el espectro de fluctuaciones del número de coincidencias en función del tiempo. Se discute brevemente las características que debería tener un experimento destinado a verificar la hipótesis.
El teorema de Bell es catalogado por algunos como el mas profundo descubrimiento de la ciencia. La idea que comunmente se presenta es que este obliga a escoger entre la tesis filosofica del realismo o la localidad, llegandose a afirmar que el realismo ha sido refutado por los fenomenos mismos. A la discusion acerca de la interpretacion del teorema de Bell, competen varias cuestiones de interes filosofico, particularmente cuestiones que se refieren a la ontologia cuantica, las caracteristicas del espacio-tiempo o, la naturaleza del realismo, por nombrar algunas. Este trabajo pretende analizar las implicaciones ontologicas y epistemologicas de las desigualdades de Bell y su relacion con la no localidad. Para tal efecto, se propone una orientacion filosofica inspirada en las ideas desarrolladas por Mario Bunge, dada su actitud de hacer filosofia a partir de los conocimientos cientificos. Con este objetivo, el trabajo parte desde los antecedentes historicos para luego desarrollar las ideas ontologicas y epistemologicas del realismo cientifico propuesto por Mario Bunge. Posteriormente se analizan las implicaciones fisicas de las desigualdades de Bell y su relacion con la no localidad, para terminar con la presentacion de una axiomatica de la mecanica cuantica con el fin de organizar las implicaciones ontologicas y epistemologicas de las desigualdades de Bell.
Es pensado que la Mecánica Cuántica es una de las teorías fundamentales en la física. Esta teoría no solo ha permitido el estudio detenido de las propiedades de la naturaleza a una escala atómica, sino que también ha logrado una asombrosa convergencia con gran parte de las teorías clásicas. Un rasgo distintivo de la Mecánica Cuántica es su naturaleza probabilística, lo que implica que no puede prever con absoluta certeza el resultado de un experimento, sino tan solo asignar una probabilidad específica a su ocurrencia. En virtud de esta característica, la Mecánica Cuántica introduce un contexto donde llevar a cabo una medición se convierte en un proceso intrínseco. A pesar de ello, ninguno de sus fundamentos aborda explícitamente la definición de lo que constituye una medición cuántica. Aunque este procedimiento evidencia tanto la naturaleza probabilística a pequeña escala como el carácter determinista del ámbito macroscópico, surge de manera pertinente la pregunta: ¿qué se entiende por medición? O, al menos, ¿cómo llevar a cabo una medición? Diversos esfuerzos han sido realizados con el fin de construir un marco conceptual riguroso que describa el proceso de medición cuántica. En este estudio, se examinará detenidamente el esquema de medición propuesto por von Neumann interpretado a partir de la interacción entre el sistema principal y su entorno, así como los posibles tipos de mediciones que pueden surgir en estos sistemas. Sin embargo, al adentrarnos en el ámbito de la Teoría Cuántica de Campos y buscar realizar mediciones en este contexto, es imperativo ampliar la noción de medición de acuerdo con los principios de localidad y causalidad. Por ende, al establecer un marco claramente definido para las mediciones, también se delinean ciertas operaciones que son físicamente permitidas. Este trabajo se propone examinar los protocolos de medición en campos relativistas con el objetivo de comprender el protocolo propuesto por Fewster y Verch como una generalización de la teoría de medición cuántica no relativista.
EL OBJETO DE LA TESIS HA SIDO ESTUDIAR HASTA QUE PUNTO ES POSIBLE MANTENER EL PROGRAMA DE INVESTIGACION REALISTA LOCAL UNA VEZ DEMOSTRADA SU CONTRADICCION TEORICA CON LA MECANICA CUANTICA (TEOREMA DE BELL). EN LA MEMORIA SE CONCRETA EL SIGNIFICADO FILOSOFICO DE LOS TERMINOS REALISMO Y LOCALIDAD Y SE EXPONE EL FORMALISMO (A LA BELL CLAUSER Y HORNE) JUZGADO COMO MARCO GENERAL DE ESTE TIPO DE TEORIAS EN SU DIMENSION FISICA. DESPUES SE ESTUDIAN LOS EXPERIMENTOS DE CASCADA ATOMICA LLEVADOS A CABO HASTA LA FECHA PARA CONTRASTAR LAS DISTINTAS PREDICCIONES DE LOS FORMALISMOS REALISTA LOCAL Y CUANTICO Y SE ANALIZAN LAS CONDICIONES PRACTICAS DE SU REALIZACION RESALTANDO QUE LA INTERPRETACION USUAL DE AQUELLOS INCORPORA SIEMPRE UNA HIPOTESIS ADICIONAL (HIPOTESIS DE NO-ENHACEMENT) EXTRANA A LOS SUPUESTOS REALISTAS LOCALES. FINALMENTE SE DEMUESTRA CON LA CONSTRUCCION ESPECIFICA DE ALGUNOS MODELOS QUE ESA INTERPRETACION PODRIA SER INCORRECTA Y QUE EN CONTRA DE LO QUE GENERALMENTE SE PIENSA EL PROGRAMA REALISTA LOCAL NO PUEDE SER REFUTADO POR ELLOS.
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno físico producido por la existencia de correlaciones entre los subsistemas que componen un sistema. Dos problemas surgen a la hora de tratar con este fenómeno. El primero consiste en ver cómo se comportan estas correlaciones, y el segundo se debe a que una vez estudiado el comportamiento de las correlaciones parece dejar abierta una posibilidad para realizar comunicación superluminal. El presente trabajo pretende establecer cuáles son las bases sobre las que aparecen dichos problemas para después argumentar cuál es la respuesta correcta. Con el fin de aclarar la notación matemática que se va a utilizar en este trabajo y su significado físico, se presenta un primer apartado para explicar el tratamiento de sistemas compuestos mediante la notación de Dirac. Una vez obtenidas las herramientas matemáticas necesarias, presentaremos un desarrollo histórico en el que se trata la problemática que aparece en la Mecánica Cuántica a la hora de tratar las correlaciones entre subsistemas comenzando con la denominada “Paradoja EPR” la cual hace la suposición de que el colapso de la función de onda no ocurre de forma instantánea en todo el espacio y con esta hipótesis se llega a la conclusión de que la Mecánica Cuántica no es una teoría completa. Siguiendo el desarrollo histórico, se presenta el llamado “Teorema de Bell” que explica las diferencias que se deben observar dependiendo de si la Mecánica Cuántica es la teoría correcta o si lo son las teorías que puedan surgir a partir de las conclusiones de la paradoja EPR. Se han realizado experimentos con el fin de ver cuál de los dos esquemas teóricos es el correcto y se ha obtenido que las teorías originadas a partir de la paradoja EPR entran en clara contradicción con los resultados experimentales, mientras que la suposición de la existencia de un colapso instantáneo de la función de onda está en perfecto acuerdo con los resultados, por lo que la Mecánica Cuántica se considera el esquema correcto. Dedicaremos un apartado para explicar algunos de estos experimentos y sus resultados. Finalmente, el tratamiento de la Mecánica Cuántica de los subsistemas correlacionados, teniendo en cuenta la existencia de un colapso instantáneo de la función de onda, parece dar lugar a la posibilidad de que se produzcan comunicaciones de velocidades superiores a la de la luz. Con el fin de presentar estas posibilidades y demostrar porque no son viables para comunicación superlumínica se presenta otro apartado.