Debido a los altos requisitos para la verificación de la desigualdad de Bell, este trabajo no se llevó a cabo hasta la década de 1970. En los casi 30 años transcurridos desde 1972 hasta finales de siglo, se publicaron muchos experimentos típicos para verificar la desigualdad de Bell, la mayoría de ellos se realizaron con pares de fotones gemelos, porque la gente gradualmente se dio cuenta de que es mejor usar la polarización de la luz para realizar pruebas. . En 1982, un grupo de científicos del Instituto de Óptica Teórica y Aplicada de Orsay, Francia, encabezados por Alain Aspect, probaron el EPR en un sentido preciso por primera vez. Los resultados experimentales son completamente consistentes con las predicciones de la teoría cuántica, pero las predicciones de la teoría de variables ocultas locales relativas se desvían en 5 desviaciones estándar. Desde entonces, muchos físicos han repetido el experimento de Aspect y han utilizado métodos más nuevos para acercar cada vez más el modelo experimental a la idea EPR original de Einstein. En 1998, los científicos de la Universidad de Innsbruck en Austria dejaron volar fotones a 400 metros de distancia. Los resultados se desviaron de la predicción de la teoría de variables ocultas locales en 30 desviaciones estándar. En 2003, Pittman y Franson informaron violaciones de la desigualdad de Bell para fotones generados a partir de dos fuentes independientes, entre otras.
En conjunto, el trabajo de verificación de la desigualdad de Bell se puede dividir aproximadamente en tres etapas. En términos de connotación, debería llamarse "tres generaciones de inspección". La primera generación de pruebas en la primera mitad de la década de 1970 se realizó utilizando pares de fotones correlacionados producidos por la emisión en cascada de átomos. Los experimentos se completaron en Berkeley, Harvard, Texas y otros lugares. La mayoría de los resultados experimentales son consistentes con las expectativas de la mecánica cuántica. Sin embargo, debido a que el diseño experimental está lejos del experimento ideal, especialmente el uso de un polarizador que solo proporciona resultados de canal, la confianza en los resultados experimentales es algo limitada. . Increíblemente alto.
La segunda generación de pruebas comenzó a finales de la década de 1980, utilizando radiación atómica en cascada excitada por láser no lineal para producir pares de fotones gemelos. En el experimento se utilizó un polarizador de guía de onda dual. El plan experimental fue el mismo que el del experimento ideal EPR, y la eficiencia de los fotones gemelos para la fuente de luz fue muy alta. El resultado experimental fue de 10 desviaciones estándar, lo que obviamente fue. inconsistente con la desigualdad de Bell. Al mismo tiempo, las expectativas de la mecánica cuántica son consistentes de manera impresionante.
La tercera generación de experimentos de verificación comenzó a finales de los años 1980 y se llevó a cabo en Maryland y Rochester. Adopta el método de división no lineal de fotones ultravioleta para generar pares de fotones correlacionados con EPR. Usando tales pares de fotones, las mediciones pueden apuntar a cualquier cambio discontinuo en la polarización o rotación (como en el caso considerado por Bell) o a cambios continuos en el modelo (como lo previó originalmente EPR). Esta fuente de fotones tiene una ventaja significativa, es decir, puede producir dos haces de fotones correlacionados muy pequeños, que pueden introducirse en una gran longitud de fibra óptica. Por lo tanto, se permite que la fuente de luz y el dispositivo de medición estén conectados mediante fibra óptica. separados por una gran distancia (hay (incluso más de 10 km), lo que hace que el experimento de verificación sea más directo y objetivo.
A lo largo de los años, la desigualdad de Bell ha sido refutada por varios experimentos. Se han encontrado muchas deficiencias en estos experimentos, incluidas "vulnerabilidades de detección", "vulnerabilidades de comunicación", etc. Debido al avance de la ciencia y la tecnología, los experimentos se han mejorado gradualmente y son más capaces de compensar estas lagunas, pero ningún experimento puede compensarlas por completo. Hasta ahora, existe una gran cantidad de apoyo empírico que indica que la desigualdad de Bell no se cumple. Los principales libros de texto de mecánica cuántica consideran el fracaso de Bell como un teorema físico básico. Sin embargo, ningún teorema físico puede aceptarse sin cuestionarlo; algunos físicos sostienen que los supuestos ocultos o las lagunas experimentales niegan la exactitud de la teoría. Sin embargo, la mayoría de los físicos admiten que existen muchas verificaciones experimentales que confirman que se viola la desigualdad de Bell. Para probar la desigualdad de Bell, se llevaron a cabo muchos experimentos, el más efectivo de los cuales fue el realizado por Aspect, Dalibade, Luo Zhe y otros en diciembre de 1982 en "Physical Review Letters, vol. 39", p.1804). en.
Su experimento se basó en mediciones de polarización de pares de fotones emitidos simultáneamente en direcciones opuestas durante una única transición de átomos de calcio. La cascada de 4p (J=0)→4s4p 1P1(J=1)→4s2 1S0(J=0) produce dos fotones visibles relacionados con la polarización: λ1=551,3 nm, λ2=442,7 nm. El diseño experimental se muestra en la figura. Dos rayos láser, enfocados en la zona de interacción, que es un cilindro con una longitud de 1 mm y un diámetro de 60 μm, iluminan verticalmente el haz de átomos de calcio (los átomos de calcio sólo pueden desintegrarse a su estado original a través de una "cascada" de dos fotones radiación"). La densidad típica en la zona de interacción es 3×10 átomos/cm, que es lo suficientemente baja como para evitar la interceptación de la luz de oscilación de 422,7 nm ***. Utilizando excitación de dos fotones, el primer rayo láser (λK=406,7 nm) es proporcionado por un láser de iones de criptón monomodo, y el segundo rayo láser es un láser de tinte monomodo continuo sintonizado a la longitud de onda de oscilación máxima de los dos fotones. proceso de fotones λD=581 nm. Los dos láseres tienen polarización paralela, cada uno tiene una potencia de 40 mW y una velocidad de cascada típica de 4×10^7/s. Los polarizadores I y II son polarizadores apilados, cada uno compuesto por 10 piezas de vidrio plano óptico inclinadas según el ángulo de Brewster, con una placa polarizadora lineal insertada en el frente. Su eficiencia se midió mediante equipo experimental. Hay un dispositivo de conmutación óptico y audible a unos 6 metros de distancia a ambos lados de la fuente de luz. El principio es aprovechar el hecho de que el índice de refracción del agua cambia ligeramente con la presión.
En este interruptor, se utiliza un sensor inverso para establecer una onda estacionaria ultrasónica de aproximadamente 25 MHz. Organice los fotones para que golpeen el interruptor en un ángulo crítico cercano a la reflexión interna total, de modo que pueda haber una transición de las condiciones de transmisión a las condiciones de reflexión cada medio ciclo de la onda de sonido (es decir, la frecuencia es de 50 MHz).
Entonces, ya sea que los fotones emerjan a lo largo del camino incidente (después de la transmisión) o se desvíen (a través de la reflexión), se encuentran con polarizadores, que transmitirán o bloquearán los fotones con una cierta probabilidad. Las láminas están orientadas en diferentes ángulos con respecto a la polarización del fotón. El destino de los fotones se controla mediante detectores fotomultiplicadores fijados detrás de estos polarizadores. Los dispositivos son idénticos a ambos lados de la fuente de luz.
El experimento se realizó monitorizando electrónicamente el destino de cada par de fotones y evaluando el nivel de correlación. La única característica esencial de este experimento es que la trayectoria posterior de los fotones se puede cambiar arbitrariamente durante su vuelo (es decir, cambiando a qué polarizador apuntarán). Esto equivale a que los polarizadores a cada lado de la fuente de luz se reorienten tan rápidamente que la señal, incluso a la velocidad de la luz, no tiene tiempo suficiente para viajar de un lado al otro. Para verificar los deseos de los dos gigantes científicos, Aspect y otros trabajaron duro durante 8 años. No fue hasta 1982 que el tiempo que necesitaba el analizador de polarización para mantener sus respectivas direcciones se redujo de los 60 ns originales a 10 ns, que es más corto. que el tiempo necesario para que los fotones se muevan en las direcciones izquierda y derecha. El tiempo de vuelo entre dos analizadores de polarización (distancia L = 13 m) es L ≈ 40 ns y la vida útil de la emisión de fotones es de aproximadamente 5 ns. De esta manera, la orientación del analizador de polarización se puede cambiar durante el vuelo del fotón, lo que satisface la condición de localización de Bell. Aspect comentó en una entrevista en 1985: "Una de las principales características de nuestro experimento es la mejora en la eficiencia de la fuente de fotones. Los esfuerzos anteriores para estudiar las correlaciones EPR han llevado a resultados bastante inciertos, principalmente debido a las fuentes utilizadas sólo pueden "En realidad, las transiciones de conmutación no son estrictamente aleatorias y las ondas estacionarias en diferentes frecuencias se generan de forma independiente. A menos que se utilice la teoría de "colusión" de variables ocultas más astuta, este no es el caso. La diferencia entre aleatorio Las conversiones son irrelevantes.
Aspect et al. informaron: En sus experimentos, un experimento típico duró 12.000 segundos, y este tiempo se dividió en tres etapas: una de las cuales tenía la disposición experimental como se describe anteriormente; la primera es eliminar todo; las placas polarizadoras en el experimento anterior; el tercero es quitar solo una placa polarizadora a cada lado de S, para que se pueda corregir el error sistemático en los resultados experimentales. En este experimento, según la desigualdad de Bell, si la realidad es real, el valor de la función F (una función sobre los resultados de detección simultánea de los cuatro detectores en ambos lados en los cuatro ángulos de polarización A1, A2, B1, B2) debe ser entre Entre -2,0 y 2,0.
Sin embargo, todos los resultados experimentales muestran que la desigualdad de Bell no se cumple y que el valor de la función F siempre se ajusta a las predicciones de la teoría cuántica (utilizando funciones de onda para describir fotones). Por lo tanto, específicamente, la realidad es no real y puede describirse mediante la teoría cuántica y la teoría cuántica es no local; De hecho, si la realidad no es local, entonces la desigualdad de Bell no puede mantenerse incluso si A y B están muy separados (incluso en años luz). Un ejemplo típico es el experimento de la Universidad de Innsbruck, en Austria. Primero, separaron las dos estaciones de medición por más de 400 m. Cada estación de medición está conectada a un polarizador mediante una computadora. Cada polarizador puede encenderse y apagarse de forma aleatoria y ultrarrápida para cambiar " ", " - " Dos canales, fibras ópticas. Conecte el polarizador con la fuente de luz del par de fotones gemelos ubicada en el medio de la estación de medición. Durante el experimento, el par de fotones gemelos abandonó la fuente de luz y se propagó en dirección opuesta a lo largo de la fibra óptica. Los detectores y ordenadores de las dos estaciones de medición inmediatamente recogieron y clasificaron dos ejemplos de datos de cada fotón que pasaba por "" y. Canales "-". Cabe destacar especialmente que el observador detrás del polarizador a ambos lados de la estación de medición sólo ve dos series de resultados aparentemente irregulares " " " y "-". En su única medición no se puede estimar cómo el operador de la otra estación de medición cambia repentinamente la orientación del polarizador (ya que hay un intervalo de tiempo de 1,3 microsegundos que permite cualquier ajuste de la orientación del polarizador). Dado que las dos columnas de datos emitidas por la computadora en los canales " " " y " - " del polarizador están sincronizadas con precisión mediante relojes atómicos, también se puede evitar cualquier transmisión de señal entre ellas que sea menor o igual a la velocidad de la luz. mediante cambios aleatorios ultrarrápidos en la dirección del polarizador. Por lo tanto, comparando las dos columnas de datos obtenidos por cada una de las dos estaciones de medición con la última parte, los físicos del grupo de Innsbruck pueden concluir que mientras un determinado interruptor polarizador esté activado, los dos fotones del par de fotones gemelos pasarán respectivamente. Las condiciones del canal de ambas estaciones de medición cambiarán de la misma manera. Es decir, cuando se descubre el fotón v. Cuando está polarizado positivamente, se encontrará que su gemelo v también está polarizado positivamente y viceversa. No hay retraso de tiempo, lo que refleja la inseparabilidad de entidades cuánticas gemelas, es decir, la no localidad.
Su conclusión final fue que los resultados experimentales eran extremadamente consistentes con las expectativas de la mecánica cuántica y sin duda violaban la desigualdad de Bell.