Почему эксперимент ЭПР Допфера требует подсчета совпадений?

Эксперимент Допфера Импульс-ЭПР (1998 г.), по-видимому, вносит интересную корректировку в эксперимент ЭПР.

Подробнее об этом эксперименте см.

Слайд 11: Эксперимент Допфера по импульсу и положению ЭПР (1998 г.)

Таким образом, эксперимент отправляет два запутанных фотона A и B в два отдельных рукава. Рукав А имеет линзу и детектор Гейзенберга, который можно разместить либо в фокальной плоскости, либо в плоскости изображения. Рукав B направляется на двухщелевой фильтр. Наблюдаемые результаты этого эксперимента следующие:

1) если детектор Гейзенберга в плече А находится в фокальной плоскости, то на выходе двухщелевого фильтра в плече В будет интерференционная картина

2) если детектор Гейзенберга в плече А расположен в плоскости изображения (в два раза больше фокальной плоскости), выходной сигнал двухщелевого фильтра в плече В представляет собой некогерентную сумму интенсивностей от каждой щели.

Как было предложено в третьей ссылке, которую я разместил, если вы используете временные интервалы, на самом деле нет никакой необходимости полагаться на счетчик совпадений, поскольку вы можете изучать интерференционную картину в каждом временном интервале отдельно от фотонов. получено в других интервалах времени

Я запутался? Как вообще используется подсчет совпадений? обратите внимание, что интерференционная картина является пространственной, а не временной!

Ответы (2)

1) если детектор Гейзенберга в плече А находится в фокальной плоскости, то на выходе двухщелевого фильтра в плече В будет интерференционная картина

При этом упускается важный момент:
если детектор на плече А расположен в фокальной плоскости, то он размещается/чувствителен только к небольшой области (или идеализированно: «только в одной точке») фокальной плоскости, в то время как (более или
менее ) во время эксперимента освещается вся фокальная плоскость плеча А.

Таким образом, условие совпадения выбирает один конкретный шаблон среди всех («холостых») сигналов, обнаруживаемых на плече B,
которые в противном случае в целом (без какого-либо выбора) составляют «форму огибающей» (или « некогерентную сумму »).

Изменить . Примечание к комментариям:

Эквивалентным описанием зависимостей между детекторами А и В, обусловленными выборками совпадений, является « соотношение Клышко », Д. Н. Клышко, Сов. физ. JETP 67, 1131 (1988), на которую ссылается Б. Допфер в своей диссертации (нем.) .

Грубо говоря, насколько я понял и опирался на него для комментирования:

Обнаруженные события в точке B, оставшиеся после выбора совпадения по относительной. события, обнаруженные в точке A, выглядят так, как если бы детектор A был заменен источником света (а кристалл LiO 3 заменен подходящим настроенным зеркалом); и наоборот:
обнаруженные события в точке А, оставшиеся после выбора совпадений по отношению. события, обнаруженные в B, выглядят так, как если бы детектор B был заменен источником света (и зеркало размещено соответствующим образом).

Эта эквивалентность, безусловно, может не сработать, если детекторы A или B двигались слишком быстро. Следовательно, условием для того, чтобы это описание было полезным, является то, что один из детекторов остается неподвижным, в то время как другой движется только медленно или дискретными шагами при сканировании некоторой области; что, по-видимому, хорошо выполняется в эксперименте Допфера.

но разве максимумы и минимумы всегда находятся в одном и том же месте относительно детектора руки B? В заданном интервале времени, если я обнаружу достаточное количество событий, происходящих в областях, где ожидаются минимумы, я могу иметь разумную уверенность в том, что детектор плеча А находится в плоскости изображения. Вы хотите сказать, что при использовании счетчика совпадений нет равномерных минимумов интерференционной картины? Как тогда восстанавливается интерференционная картина?
@diffeomorphism: " но разве максимумы и минимумы не всегда расположены в одном и том же положении относительно детектора руки B? " -- Нет, это зависит (путем выбора совпадений) от размещения детектора A в фокальной плоскости относительно . центр линзы; как здесь нарисовано . Или, выражаясь более осторожно: если « местоположения максимумов/минимумов » относительно щелей в рукаве B различаются и зависят (путем совместного выбора) от размещения детектора A, то установка (вероятно) точно такая же, как предписано B. , Допфер .
действительно, максимумы и минимумы будут зависеть от длин плеч, положения детекторов относительно линз и т. д. Но я имею в виду: когда все детекторы, линзы находятся в фиксированных положениях (даже плечо детектора B зафиксировано в фокальной плоскости для создания интерференционной картины), то для этого расположения максимумы и минимумы будут зафиксированы в положении. Я хочу сказать, что время попадания отдельных фотонов в детектор B НЕ должно влиять на положение интерференционных минимумов.
@diffeomorphism: Если любое « время » (или совпадение) не принимается во внимание, т.е. если рассматривается просто каждый фотон, обнаруженный в плече B, то интерференционная картина вообще не получается, а всегда только «форма конверта»; независимо от детектора А. Если вместо этого применяется отбор по совпадению и детектор А фиксируется где-то в фокальной плоскости, то соответствующая интерференционная картина сохраняется в точке В (а если детектор А фиксируется где-то в плоскости изображения, то соответствующая "какая щель" "паттерн сохраняется в B). (Я мог бы добавить это прямо к моему ответу...)
@diffeomorphism: глядя на sect. 4.3 из univie.ac.at/qfp/publications/thesis/bddiss.pdf Я только что узнал кое-что: некогерентный узор («в какую сторону») (особенно рис. 4.26) был обнаружен путем фиксации детектора B и сканирующего детектора A на изображении. самолет. И еще: фиксация детектора А в плоскости изображения дала "конверт" (рис. 4.21) на детекторе Б даже при применении выделения по совпадению (вопреки моим мыслям при написании предыдущего комментария). Итак, чтобы исправить это: если детектор A зафиксирован где-то в плоскости изображения, то даже совпадение. отбор не помогает различить какой-либо (большой) паттерн в B.
Мне кажется, что Вы имели в виду слово "сканирование" в каком-то другом смысле, чем обычно. Детектор А — это, по сути, некая область, где принимаются тайминги и положение фотонных событий. Какое еще «сканирование» нужно детектору А, кроме как оставаться в плоскости изображения и захватывать фотоны?
Это похоже на то, что есть какой-то алгоритм постобработки, который получает события совпадения, которые затем создают интерференционную картину, но это нигде четко не указано (и я ничего не понимаю по-немецки)
@diffeomorphism: « Мне кажется, что вы имели в виду слово «сканирование» в каком-то другом смысле, чем обычно ». -- Извините, это не было моим намерением; то, что я имел в виду, написав выше «сканирование детектора А в плоскости изображения», возможно, лучше выразить так: «использование детектора А для сканирования плоскости изображения линзы (в плече А)». (Вот как получается «резкое изображение треугольника (ов) / гистограмма»; что, однако, на самом деле не является предметом вашего вопроса.) «почти как будто есть какой-то алгоритм постобработки ». - Ну, да, оценка и выбор совпадения - это некоторая форма постобработки.
подсчет совпадений является в лучшем случае процессом фильтрации и влияет только на то, какие фотоны считаются частью полученного паттерна. Это не меняет ни измеренное, ни вычисленное положение фотонов. Может быть, подсчет совпадений просто используется для улучшения отношения сигнал/шум? Это объясняет, почему Крамер считает, что этот эксперимент можно провести без счетчика совпадений, если использовать более чувствительный фотодетектор или более холодную среду.
@diffeomorphism: « Может быть, подсчет совпадений просто используется для улучшения отношения сигнал-шум? » — Нет, это только долгожданный побочный эффект. Главным образом, отбор по совпадению устанавливает или выявляет некоторую особую связь между « отфильтрованными » таким образом парами; немецкий тезис Б. Допфера называет его «соотношением Клышко»: то, что может видеть детектор Б (пока А зафиксирован), «точно так же, как если бы» в А был источник света и зеркало, заменяющее кристалл LiO3; или наоборот: то, что А может видеть (пока Б зафиксировано), «точно так же, как если бы» Б был источником. И я не нахожу это особенно загадочным...
я не понимаю как это работает
@diffeomorphism: « Я не понимаю, как это работает » — Ну… возможно, вы понимаете, как использовать physics.stack.exchange, чтобы изменить это.
Но именно об этом этот вопрос. Как используется подсчет совпадений. Ладно, неважно. Спасибо за усилия, хотя. Я возложу вину на себя
@diffeomorphism: я имел в виду попытку разбить проблему на части и определить, что вы уже понимаете. Особенно: при наличии одного детектора и одного источника понимаете ли вы, как охарактеризовать область между ними (например, с точки зрения «количества щелей» и «фокусного расстояния»)? " [...] о чем этот вопрос. Как используется подсчет совпадений. " -- " Как " - это чисто технический вопрос. Однако «цель» состоит в том, чтобы связать данную установку с двумя детекторами (А и В) с эквивалентной установкой с одним детектором (либо А, либо В) и одним источником (либо В, либо А).

Если пренебречь каким-либо «таймингом» (или совпадением), т.е. если рассматривать просто каждый фотон, обнаруженный в плече B, то интерференционная картина вообще не получается, а всегда получается только «форма конверта».

Он имеет в виду, что если вы пренебрегаете совпадениями, вы получите избыточный шум от одиночных (и двойных, где двойник не обнаружен), что заглушит интерференционную картину. Вы можете использовать такой аргумент практически против любой схемы FTL. Итак, вопрос в том, зачем вообще придумывать «теорему об отсутствии сигналов»?

Один из ответов на это состоит в том, что аргумент о том, что любой сверхсветовой сигнал будет заглушен шумом, недостаточен. Например, вы можете отфильтровать шум из-за одиночных импульсов в эксперименте Допфера, используя трехфотонное ГГЦ-состояние. Тот, кто находится за 2-щелью, наблюдая за интерференционной картиной (или не наблюдая за ней), получит 2 фотона тройки, а третий пойдет на детектор Гейзенберга - D1 на рис.4.6. Единственный шум будет от двойных «только для приемника», а также от троек, где противоположность трио никогда не достигает D1.

Когда я впервые увидел этот эксперимент у Zeilinger, Rev Mod. физ. 71, 1999, p.S288 мысль о том, что его можно использовать для сверхсветовой передачи сигналов, была очевидна сразу. По-видимому, у Р. Шриканта была та же идея (вы можете найти его в arxiv). Но эксперимент сложно смоделировать. Гораздо проще смоделировать установку Aspect/Grangier/Rogers 1986 (в Europhyiscs Lett. 1, p.173), используя запутанное состояние и интерферометр Маха-Цандера, и модифицировать ее так, чтобы второй фотон использовался в совпадении, что не пройти через MZ, можно либо просто измерить (как это делается в эксперименте), либо вместе с светоделителем и вторым детектором определить направление в плоскости MZ. Последний способ, очевидно, разрушит интерференционную картину, которую наблюдал Аспект. Я написал статью об этом в 2004 году — см.Международный форум космических технологий и приложений - 2006, М. Эль-Генк, изд. , стр. 1409–1414 .

Ошибка в вашей статье происходит на странице 2, когда вы говорите, что состояние после стертого обнаружения 1 2 | + + 1 2 | . На самом деле, в 50% случаев это будет 1 2 | + 1 2 | . Остальная часть вашей статьи посвящена тому, чтобы отличить чистое состояние от максимально смешанного состояния, но вместе два стертых случая составляют то же самое максимально смешанное состояние, что и нестертые случаи.