[量子计算机？绕道而行“贝尔的不等式和量子刮刮卡”（15分钟）

<参考文献>
■以下文件引用了基本说明的主轴。
・《日经科学》 2019年2月号
http://www.nikkei-science.com/page/magazine/201902.html
（单项）
・“打破最后结论”贝尔不等式“的实验”
R. Hanson（荷兰代尔夫特理工学院）K. Sharm（国家标准与技术学院）
http://www.nikkei-science.com/201902_054.html

・“爱因斯坦的梦想可以说：不存在无法衡量的价值”
谷村翔吾（名古屋大学）
http://www.nikkei-science.com/201902_064.html

■关于使用刮刮卡进行解释的想法，请参考以下文献。
・森田邦久，“量子力学的哲学：不存在，不局域，粒子和波的对偶”，讲谈社现代新书
・柯林·布鲁斯（Colin Blues），《量子力学的解释》（讲谈社）
・罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）“心的影子（下）” Misuzu Shobo

■Aspe的论文
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.49.91

■图像素材
・可爱的免费素材集/ Isuratoya
http://www.irasutoya.com/
・ Freepik
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由katemangostar创建的商业照片
https://www.freepik.com/free-photos-vectors/business

■脚本
一家赌博公司Entanglement发行了怪异的刮刮卡。

该名称也称为量子刮刮卡。

首先，说明量子刮刮卡的规则。

规则1。
刮刮卡成对发行。我们不发行一个。

规则2。
每张刮刮卡只能切割一个地方。
禁止同时切割两者。

规则3。
对于刮刮卡分数，
如果在两个卡上对齐相同的标记，则加1点；如果标记不同，则减1点。
而且，只有两种标记，猫和狗。

接下来，我将介绍爱因斯坦和尼尔斯·玻尔在量子刮刮卡解释方面的争议。

关于解释的争论主要分为两个派系。
第一派的解释是
想法是在刮刮卡盖卸下之前，所有标记均已固定。

第二派的解释是
直到裁切封面为止，商标尚未确定
在剃除覆盖物的时刻，将解释猫或狗的商标已确定。

爱因斯坦是第一个解释的派系，并且最重视现实的要素。爱因斯坦抬头仰望天空，哀叹道：“即使我看不到月亮，月亮也会在那里吗？”
即使没有人看着月亮，它也声称猫或狗在被遮盖下是真实的，没有刮刮卡，就像真实的月亮在那里一样。

相反，由尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）领导的对派别的第二种解释接受了不现实的观念，即可以放弃现实。

这两个派别是冲突的，无论是真实的还是非真实的。

乍一看，它看起来很荒芜，但是这个争议解决了。

它始于物理学家约翰·贝尔（John Bell）在1964年发表的突破性论文。

贝尔所属的派系与爱因斯坦的解释相同。
我们发现了革命性的不平等。
这种不平等总是在爱因斯坦的解释下成立。
另一方面，按照布尔的解释，这是一个不成立的聪明的不平等现象。

该不等式通常称为贝尔不等式。

让我们从爱因斯坦的解释中得出贝尔的不等式。

首先，如果采用爱因斯坦的解释，则无需删除刮刮卡的封面就可以确定商标。

目前，有四种方法可以切割封面。

作为测试，让我们总结一下在每种图案中切出一定刮刮卡时的得分。
首先，如果您在最上面的线处向下切，请减去-1点，因为标记不同。
接下来，如果删除底行，则标记是相同的，再加上一点。
接下来，如果您剪切对角线，则标记是相同的，再加上1点。
如果您再剪一条对角线，标记将有所不同，因此您将得到负1点。
顺便说一下，我们总结了这些要点，如果我们采用一种稍微特殊的聚合方法，则会推导出一定的规则。
特殊的计数方法是将模式1到3相加并相加
仅减去模式4。
然后，结果将是2分。
使用这种特殊的聚合方法的聚合结果称为“聚合结果”或简称为“聚合”。

那么另一张刮刮卡呢？

首先，如果您在最上面的线处向下切，请减去-1点，因为标记不同。
接下来，即使您剪切了下一行，标记也有所不同，因此要减去1点。
接下来，如果您剪切对角线，则标记会有所不同，因此要减去1点。
如果您再剪一条对角线，标记将有所不同，因此您将得到负1点。
如果您总结这些分数，
总成绩为负2分。

实际上，无论您使用哪种刮刮卡，计数结果都将为加2或减2。

实际上，我数了所有16种卡片。这样，您可以看到所有卡的乘积为正2或负2。
（如果您认为我的理据可疑，请与自己核对。）

现在准备好了。

现在，购买一些刮刮卡，并计算每个刮卡的总数。

让我们进一步计算它们的平均值。
聚合结果的平均值为2/5。

对于这些汇总结果的平均值，以下不等式成立：
换句话说，聚合结果的平均值取负2到正2之间的值。

这与100分测试的平均分数不超过100的逻辑完全相同。

即使每个人获得100分，平均得分也为100分，因此它不会超过100分。

按照同样的逻辑，这种不平等成立。
但是，这种不平等没有意义。
这是因为不可能计算总数。
因为由于规则2的限制，所以不可能知道所有四个标记。
换句话说，不可能知道一组刮刮卡的总结果。

你有什么好主意吗？

因此，让我们看一下平均值的汇总，而不是汇总的平均值。
但是，这种不平等通常是不正确的。

具体来说，在购买的卡中，收集已在模式1中刮过的卡，并计算出积分的平均值。接下来，收集模式2中的刨花并找到这些点的平均值。模式3和模式4相同。
然后计算这些平均值的总和。即，将图案1至图案3的平均值相加，并且仅减去图案4的平均值。
此示例中的计数结果为2.66，大于2。
这样，平均值的汇总可能会从上述不平等中凸出来。

但是，如果有钱的YouTuber购买大量刮刮卡并随机削减封面怎么办？

即，根据大数定律，平均值的聚集接近聚集的平均值。
当然，无论有多少，都可以消除不平等。但是，随着数量的增加，从不等式突出的可能性尽可能接近零。

因此，
当刮刮卡的数量足够大且随机剪切时，
几乎有100％的概率满足了这种不平等。

这种不等式称为贝尔不等式。

实验人员实际上已经验证了贝尔的不等式。是物理学家艾伦·阿斯佩（Alan Aspe）。

如您所见，由Aspe执行的验证过程包括四个步骤。
让我们一一看一下。

用意准备大量的刮刮卡。

①随机刮擦卡。
有四种剃须方式，因此这次我们将使用两个硬币并随机分配它们。
抛硬币，出现下面的箭头时，切开底部。
如果出现上箭头，我将切掉上部。
对所有卡片执行此操作，然后对其进行排序。

②对于每个模式，计算平均分数。
例如，在模式1中，
共有103张卡，其中79张加1点，
如果剩余的24张牌为负1分，则平均值为0.631。

类似地，计算模式2到4的平均值。

③用四个平均值计算总和。
换句话说，将平均值1至平均值3相加，并且仅减去平均值4。

在Aspe进行的实际验证结果中，
平均值的总和为2.697。
标准偏差为0.015。
换句话说，贝尔不等式的上限加上2，超出了标准偏差的40倍以上。
此处，“超过标准偏差的40倍”是指当相同的验证重复10次350次时发生一次奇迹事件。顺便说一句，中奖的几率大约是10 7倍。您会看到数字多么令人难以置信。

您相信奇迹发生了吗？还是您优雅地接受了贝尔不断加剧的不平等？

但是，当时物理学家也质疑Aspe的测试。
那是因为指出了一些漏洞。
它们被称为局部漏洞和检测器漏洞。
随后，阿斯佩设法弥补了当地的漏洞。
从那时起，在其他实验组中的验证已稳步积累，所有这些都打破了贝尔的不平等现象。
然后，在2015年，进行了一项实验，填补了两个漏洞。
结果也打破了贝尔的不平等。

最后，
关于违反贝尔不等式意味着什么的结论，
这以爱因斯坦-玻尔争议的解决结束。

让我们从逻辑上组织破碎的贝尔不平等的意义。
首先，如果可以采用爱因斯坦的解释，那么贝尔的不等式成立。
贝尔不等式的推导表明了这一点。
因此，偶数也是一个真实的命题。
换句话说，如果贝尔的不等式不成立，那么爱因斯坦的解释就不能被采用。

不幸的是，命运的考验打破了贝尔的不平等。

换句话说，爱因斯坦的解释不能应用于量子刮刮卡。是结论。

换句话说，直到移除量子刮刮卡的盖才确定该标记。
除此之外，我们还必须接受前面介绍的令人毛骨悚然的远程效果。

（略）
■

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＃丰富的YouTuber。