В последнее время заметно возрос интерес к выяснению онтологического статуса волновой функции и вектора квантового состояния, являющимися одними из основных понятий квантовой механики. Проявления так называемой квантовой нелокальности и множество квантовых парадоксов не находят бесспорных и общепринятых непротиворечивых интерпретаций. В этой связи всё больше приверженцев находит так называемая информационная интерпретация, истоки которой намечены ещё Нильсом Бором¹, получили дальнейшее развитие, например, в работах^2 3.

Информационная интерпретация отрицает объективное существование волновой функции и вектора состояния, приписывая им статус математических абстракций, исключительная роль которых сводится лишь к инструменту вычислений. Это сразу снимает ряд вопросов к большинству квантовых парадоксов, например, нет проблем с мгновенным коллапсом волновой функции, т. к. её в природе не существует, с нелокальностью, поскольку все её проявления опять же связаны с необычным поведением вектора состояния, и т. д.

Одним из аргументов в пользу такой интерпретации выдвигается так называемый парадокс друга Вигнера, получивший, по утверждению авторов⁴, экспериментальное подтверждение.

Кратко, сущность парадокса сводится к следующему. Друг Вигнера производит измерение квантовой системы, находящейся в состоянии квантовой суперпозиции. В результате этого измерения вектор состояния коллапсирует и получается определённый результат. Но сам Вигнер о нём не знает. Для него, поэтому, система по-прежнему находится в состоянии суперпозиции. Что же произошло на самом деле? Был коллапс, или нет? Если друзья не общаются между собой, то у каждого получается своя «объективная» реальность. Конечно, ситуация здесь преднамеренно сильно упрощена, но такое вступление имеет целью подготовить читателя к анализу довольно сложного эксперимента⁵.

Пара запутанных по поляризации фотонов поступает к друзьям Алисы и Боба, каждый к своему в отдельную лабораторию. Сами же Алиса и Боб, также находящиеся в разных местах, имеют возможность невозмущающим образом либо получить тот же результат — значения A₀ и B₀ дихотомных переменных, равных +1 или −1 в зависимости от состояния поляризации зарегистрированных фотонов, либо осуществить, по утверждению авторов, невозмущающее измерение того, произошёл ли коллапс состояния суперпозиции запутанных фотонов. Для этого у Алисы, как и у и Боба, приготавливается ещё по паре запутанных фотонов для наблюдения двухфотонной интерференции. И на тех же детекторах при небольшой модернизации экспериментальной установки они получают также дихотомные значения A₁ и B₁, равные +1 или −1.

Итак, в каждом акте измерений существуют вполне определённые значения A₀ и B₀, т. е. объективно коллапс осуществился. Но Алиса и Боб видят при этом квантовую интерференцию, которая, якобы, свидетельствует об обратном. Как в этом предлагают убедиться авторы? Они из величин A_i и B_i составляют неравенство Белла типа Клаузера — Хорна — Шимони — Хольта (CHSH)⁷:

S=〈A1B1〉+〈A1B0〉+〈A0B1〉−〈A0B0〉≤2, (1)

и в эксперименте оно нарушается, что свидетельствует об отсутствии определённых значений этих величин, хотя A₀ и В₀ известны. Всё ли здесь корректно? Вряд ли нужно подчёркивать всю принципиальную значимость данного вопроса.

Для выяснения следствий нарушения неравенства CHSH обратимся к простейшему его выводу^8 9. Пусть каждая из четырёх величин А_i, В_i априорно имеет вполне определённые значения a₀, a₁, b₀, b₁, равные +1 или −1. Тогда из них можно составить следующие выражения:

a1b1 + a1b0 + a0b1 − a0b0 = a1(b1+b0) + a0(b1−b0) = b1(a1+a0) + b0(a1−a0) = ± 2,

откуда следует (1).

Но значит ли это, что (1) может нарушаться только при отсутствии всех определённых априорных значений А_i, В_i? Отнюдь нет. Достаточно лишь двух, например, А₁ и В₁, а А₀ и В₀ могут быть полностью определены. Неравенство (1) при этом может тоже нарушаться, как следует из (2), поскольку обе скобки могут быть ненулевыми, точнее неопределёнными.

Другое доказательство (1) использует элементарные четырёхмерные вероятности P(A₀,A₁,B₀,B₁)¹⁰. Оно также строится на априорном существовании всех элементарных вероятностей P(A₀,A₁,B₀,B₁). Но для нарушения (1) достаточно отсутствие существования лишь некоторых.

Итак, нарушение (1) вовсе не свидетельствует об отсутствии объективно реально существующих А₀ и В₀ и факта коллапса исходного вектора квантового состояния.

Уже сам факт возможности невозмущающего измерения присутствия или отсутствия коллапса вектора состояния в удалённой локализованной системе вызывает ряд вряд ли разрешимых вопросов. Если коллапс происходит мгновенно (а этому существует и экспериментальное подтверждение, по крайней мере, скорость коллапса в^11 12 превысила c на несколько порядков), то имея возможность такого измерения я могу моментально передавать информацию сверхсветовым телеграфом, поскольку присутствие и отсутствие коллапса закодирую дихотомными значениями, соответствующими 1 биту. Но этому препятствует ”no communication theorem”¹³, имеющая весьма общий характер, так что преодолеть её, как представляется, невозможно.

Действительно, предположим, что в эксперименте¹⁴ Алиса и Боб производят интерференционный эксперимент до регистрации их друзьями запутанной пары фотонов, т. е. до коллапса. Естественно, они получат интерференцию, которая подтверждает отсутствие коллапса. Но что, если коллапс происходит до измерения Алисы и Боба? В полном соответствии с ”no communication theorem” ничего не должно измениться, иначе у них с друзьями установится мгновенный сверхсветовой канал связи.

Итак, даже не вникая в тонкости эксперимента и особенности неравенства Белла типа CHSH, можно заключить, что отрицание существования объективной реальности не может быть доказано на основании парадокса друзей Вигнера.

Какой вывод можно сделать из приведённой аргументации? Доказывает ли она несостоятельность информационной интерпретации квантовой механики? Вовсе нет. Но если бы удалось доказать отсутствие объективной реальности применительно к волновой функции и вектору состояния, то все остальные интерпретации следовало бы отправить в архив. Однако, как следует из всего вышеизложенного, это было бы преждевременно. Информационная интерпретация остаётся лишь одним из претендентов наряду с другими непротиворечивыми концепциями.