作者:博里沃耶·达基奇&米格尔·加列戈，维也纳大学
信用:CC0公共领域
量子物理学最基本的特征之一是贝尔非局域性:量子力学的预言不能用任何局域(经典)理论来解释的事实
这在量子信息方面有着显著的概念结果和深远的应用
然而，在我们的日常经验中，宏观物体似乎按照经典物理的规则运行，我们看到的相关性是局部的
真的是这样吗，还是我们可以挑战这种观点？在《物理评论快报》最近的一篇论文中，来自维也纳大学和奥地利科学院量子光学和量子信息研究所(IQOQI)的科学家表明，在宏观极限内完全保留量子理论的数学结构是可能的
这可能导致在宏观尺度上观察到量子非局域性
我们的日常经验告诉我们，宏观系统服从经典物理
因此，很自然地期望量子力学必须在宏观极限中再现经典力学
这就是玻尔在1920年建立的对应原理
解释这种从量子力学到经典力学的转变的一个简单论点是粗粒化机制:如果在宏观系统上进行的测量分辨率有限，不能分辨单个微观粒子，那么结果表现为经典
这样一个应用于(非局部)贝尔关联的论点，导致了宏观局部性原则
类似地，时间量子关联减少到经典关联(宏观实在性)，量子语境减少到宏观非语境
人们强烈认为量子到经典的转变是普遍的，尽管缺少一个普遍的证明
为了说明这一点，让我们以量子非局域性为例
假设我们有两个遥远的观察者，爱丽丝和鲍勃，他们想要测量他们的本地系统之间的关联强度
我们可以想象一个典型的情况，爱丽丝测量她的微小量子粒子，鲍勃用他的做同样的事情，他们结合他们的观察结果来计算相应的相关性
由于他们的结果本质上是随机的(在量子实验中总是如此)，他们必须重复实验大量次才能找到相关性的平均值
在这种情况下，关键的假设是实验的每次运行必须在完全相同的条件下重复，并且独立于其他运行，这被称为IID(独立且同分布)假设
例如，当执行随机抛硬币时，我们需要确保每次抛硬币都是公平和无偏见的，从而在多次重复后，正面/反面的测量概率为(大约)50%
这种假设在现有的证据中扮演了一个中心角色，证明了宏观极限下的经典性
然而，宏观实验考虑了聚集在一起的量子粒子群，并以有限的分辨率(粗粒度)一起测量
这些粒子相互作用，因此，假设微观层面的相关性以独立和相同的对为单位分布是不自然的
如果是这样，如果我们放弃IID假设会发生什么？在大量粒子的限制下，我们还能达到经典物理的简化吗？ 在他们最近的工作中，米盖尔·加列戈(维也纳大学)和博里沃耶·达契奇(维也纳和IQOQI大学)已经证明，令人惊讶的是，如果关联不是在微观成分水平上IID分布的，量子关联在宏观极限中仍然存在
“在处理大量微观系统时，IID假设是不自然的
小量子粒子相互作用强烈，量子关联和纠缠无处不在
在这种情况下，我们修改了现有的计算，并能够在宏观尺度上找到完整的量子行为
这完全违背了对应原则，向古典的过渡不会发生”，博里沃耶·达契奇说
通过考虑涨落可观测值(与期望值的偏差)和一类纠缠多体态(非IID态)，作者证明了量子理论的整个数学结构(例如
g
，玻恩法则和叠加原理)被保留在极限中
这个性质，他们称之为宏观量子行为，直接允许他们证明贝尔非局域性在宏观极限中是可见的
“在宏观尺度上有量子规则是令人惊讶的
我们只需要测量波动，偏离期望值，我们就会看到宏观系统中的量子现象
我相信这为新的实验和应用打开了大门，”米格尔·加列戈说
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