¿Cómo deducir la no localidad cuántica del indeterminismo?

En el artículo ''Quantum non-locality as an axiom'' (Popescu, S. & Rohrlich, D. Found Phys (1994) 24: 379. https://doi.org/10.1007/BF02058098 ) , se afirma que el formalismo convencional de la mecánica cuántica tiene el indeterminismo como axioma y la no localidad como teorema. Contrariamente al enfoque estándar, en este artículo los autores comienzan con dos axiomas (causalidad relativista y no localidad) y proceden a deducir que la teoría cuántica tiene que ser indeterminista.

Mi pregunta es esta: ¿qué teorema tenían en mente los autores cuando mencionaron que la no localidad es un teorema y el indeterminismo es un axioma? En otras palabras, ¿cómo deduzco la no localidad del indeterminismo? Hasta donde yo sé, la no localidad se origina principalmente en la forma en que se construyen las funciones de onda simétricas y antisimétricas, para dar cuenta de la naturaleza indistinguible de las partículas cuánticas.

Respuestas (2)

A continuación, estoy usando la versión arXiv del documento.

La palabra teorema no se usa ni una sola vez en el artículo. La palabra axioma nunca se refiere al indeterminismo (una palabra que se usa solo una vez al final del artículo). Por lo tanto no podemos afirmar que los autores mencionen “que la no localidad es un teorema y el indeterminismo es un axioma”. Esto aparece solo en el resumen de la versión de 1994 vinculada en la pregunta (no tengo acceso al documento en sí, corríjame si es significativamente diferente), donde puede ser un abuso retórico del lenguaje.

La no localidad en la mecánica cuántica se manifiesta a través de correlaciones no locales: debido a que las correlaciones EPR no pueden explicarse mediante variables ocultas, lo que ha sido probado experimentalmente por Alain Aspect y muchos otros equipos en forma de violaciones observadas de las desigualdades de Bell ( CHSH en el artículo ), podemos considerarlos como no locales. El teorema relevante aquí es el teorema de Bell , que establece que "ninguna teoría física de variables ocultas locales puede reproducir todas las predicciones de la mecánica cuántica".

El indeterminismo en mecánica cuántica aparece en ciertos planteamientos donde se considera que dos leyes compiten por la evolución en el tiempo de un sistema cuántico: una determinista cuando un sistema no se mide (la ecuación unitaria de Schrödinger), y una no determinista ( colapso/reducción) después de la medición. Dado que los resultados de las mediciones solo se predicen mediante probabilidades ( regla de Born ), se puede decir que la mecánica cuántica no es determinista. Tenga en cuenta que muchas personas todavía afirman que QM es determinista y consideran que el problema de la medición debe resolverse mediante enfoques de decoherencia donde todo sucede dentro de la evolución unitaria; el jurado aún está fuera .

Ahora, para la articulación de la no localidad y el determinismo: debido a que los resultados de la medición son probabilísticos, necesitaríamos variables ocultas para explicar las correlaciones EPR. Dado que se descartan experimentalmente, nos quedan correlaciones distantes que sin variables ocultas son, por definición, no locales: lo que aquí llamamos variables ocultas es cualquier cosa que se mueva localmente a lo largo de las partes entrelazadas de un sistema cuántico.

En ese sentido, el indeterminismo sería un hecho experimental (no un axioma), y la no localidad una consecuencia lógica en el contexto de las interpretaciones realistas de la mecánica cuántica.

Cito aquí el resumen del artículo (que se puede encontrar en Foundations of Physics Journal Vol24, No.3, 1994. DOI-doi.org/10.1007/BF02058098 ) - ''En el enfoque convencional de la mecánica cuántica, el indeterminismo es un axioma y la no localidad es un teorema. Consideramos invertir el orden lógico, haciendo de la no localidad un axioma y el indeterminismo un teorema. Las correlaciones “supercuánticas” no locales, que preservan la causalidad relativista, pueden violar la desigualdad CHSH más fuertemente que cualquier correlación cuántica”. En la versión ArXiv, el resumen es ligeramente diferente.
Culpa mía. No tengo acceso a esa versión del documento. Además del resumen, ¿el texto es diferente?
Edité la respuesta en consecuencia.

Supongamos que enviamos un solo fotón a un espejo diagonal medio plateado, de modo que el fotón pueda detectarse más tarde en dos lugares diferentes, A y B, cada uno con una probabilidad de 1/2. Si requerimos que la energía no solo se conserve en promedio sino que se conserve exactamente, de acuerdo con el experimento de Bothe-Geiger de 1926, entonces debe haber una anticorrelación perfecta entre la detección en A y la detección en B. A y B pueden ser similares al espacio en relación entre sí, por lo que la correlación demuestra un tipo bastante serio de no localidad.

Esto no demuestra la no localidad, porque podría explicarse mediante una teoría local de variables ocultas. Las correlaciones espaciales no requieren una física intrínsecamente no local. Debe hacer un poco más de trabajo, lo que necesariamente involucra cambios de base, para demostrar la no localidad de QM: si siempre mide en una sola base, entonces solo necesita una distribución de probabilidad clásica para explicar todos los resultados experimentales.