Доклад Vitaliy на конференции ITA 2009

[valeriy]

Дополнение к постингу #314.
Детектирование фотона Р - запаздывающее и на входе детектора D(P) помещен поляризатор POL1.

Детектор D(S) регистрирует все фотоны, которые поступают на его вход. И как было отмечено выше, эта регистрация происходит раньше, чем регистрация на детекторе D(P). Именно из этого факта можно заключить, что с лазера на кристалл ВВО поступают неполяризованные фотоны. Такой неполяризованный поток идет как по направлению к детектору D(P), так и по направлению к детектору D(S). Единственное отличие этих двух потоков в том, что поляризации запутанных пар в этих потоках ортогональны друг к другу. Это есть результат действия кристалла ВВО.

Теперь, детектор D(S) регистрирует все фотоны, которые на него поступают. Но конечный вердикт, какие зарегистрированные фотоны из протокола D(S) будут выбраны для окончательного решения, принимается на основании показаний счетчика совпадений. Здесь показаниям детектора D(P) отводится решающая роль, как регистратора запутанного двойника. Поскольку поляризатор  POL1 отбирает фотоны с поляризациями |+> и |->, результаты детектирования таких же фотонов,  |+> и |->, будут отбираться из протокола D(S) для окончательного построения интерференционного графика.

[Vitaliy]

Валера все четко разложил по полочкам. Все правильно. А то, что я бразильских ребятишек обозвал КЖ - квантовыми жуликами, это как раз отчетливо проявляется с их дуркой насчет увеличения длины р-плеча. Дорогой Бит, ты недооценил роль схемы совпадений. Фотончики сыплются в схему настолько редко, что твои сантиметры в длине плеча - как мертвому припарка. А единственное назначение р-плеча - фильтрация базара, которая указует - какие фотоны из смешанной кучи учитывать при измерении, при регистрации ИП. При этом придет ли сигнал от р-детектора раньше, позже ли, чем от s- - для регистрации это начхать.

Но бразильцы тут намутили мистики, к которой их и подталкивала копенгагенская интерпретация. Противостоять ей могут только граждане с твердым материалистическим рассудком. Кстати, Бор был именно таким, как это ни парадоксально звучит...

[Bit]

Таким образом, восстановление ИП аналогично как при опережающей детекции фотонов Р, так и при запаздывающей. Важно, что результаты измерения фотонов Р говорит о том, какие данные из регистрации фотонов S следует отбирать при окончательной регистрации ИП, ведь в этой регистации задействована схема совпадения - именно она выносит окончательный вердикт.

Валера, порядок регистрации совпадений не изменялся. Как в первой, так и во второй части эксперимента сначала регистрируется фотон P, сигнал поступает на счетчик совпадений, затем счетчик ждет сигнала от детектора D(S).
"The p photons travel directly to detector Dp.  If  Dp registers a photon, it sends a "click" to the coincidence counter.  The counter waits for the p photon's entangled partner to be registered by Ds.  Once this second "click" is detected, a count is recorded.  "
Переводить надеюсь не надо.
И еще цитата
"The delayed erasure setup is similar, with two changes: detector Dp and POL1 were placed at a new distance of 2 m from the BBO crystal and the collection iris on detector Dp has dimensions 600 mm35 mm."
Тоже думаю понятно.

[Vitaliy]

... Переводить надеюсь не надо.
И еще цитата
...Тоже думаю понятно.

Так и что же высокому суду понятно? Ответчикам пока очевидно, что ты ломишься в открытую дверь. Для облегчения понимания можно построже обрисовать логику схемы совпадения. Назвали они ее так неудачно. Она никак не предназначена для ловли совпадения импульсов в общечеловеческом смысле. Я бы ее назвал схемой селекции. Назначение - пропустить для регистрации "сертифицированные" импульсы в тех случаях, когда в плечо р ставят поляризационный фильтр.

А логика такая. Первый из пришедших по каналу р или s импульс запускает ждущий мультивибратор, длина импульса которого меньше минимального ожидаемого периода поступления фотонов на схему ВВО. Второй импульс пройдет на выход селектора, лишь если ЖМ в единице.

На этом базар по поводу по какому плечу регистрация случится раньше и к каким глубоким философским выводам это приведет, можно кончать.

[valeriy]

Валера, порядок регистрации совпадений не изменялся. Как в первой, так и во второй части эксперимента сначала регистрируется фотон P

Виталик уже успел ответить.
Остается добавить, что ожидаемый период может не превышать времени пролета на базе {Delta L} = 2 м. Для светового кванта это ничтожное время - порядка (2 м)/(3x10⁸ м/сек)~6.6x10^-9 сек. Если подтверждающий импульс с детектора D(P) за это время не пришел, то память о сигнале с детектора D(S) можно дальше не удерживать. Так что подтвержение на схему совпадения поступает даже очень быстро.

[Bit]

Судя по рисункам 4 и 5, бразильские ребята показали восстановление интерференционного паттерна (ИП) как при закрытой первой щели, так и при закрытой второй щели. Асимметрия перекрытия щелей (в одном случае первая (условно левая) щель, во втором случае вторая (условно правая) щель) проявилась, при восстановлении ИП, в сдвиге на пол-периода этих двух интерференционных паттернов.

Валера, я так и не понял, какие щели там закрываются. В эксперименте ничего такого нет. Это такая фигура речи? потому как физически там ничего не закрывалось, или я чего-то не заметил?

[Bit]

И еще вопрос. Почему пики ИП для первой и второй части существенно различаются?

 
левый имидж
FIG. 2. Coincidence counts vs detector Ds position with QWP1
and QWP2 removed. An interference pattern due to the double slit
is observed.
правый
FIG. 6. Coincidence counts in the delayed erasure setup.
QWP1, QWP2, and POL1 are absent. A standard Young interference
pattern is observed.

Видно, что в первой части пик достигает 200, а во второй только 120.
Ведь поток фотонов одинаковый, а время измерения каждого интервала во второй части даже больше.

[valeriy]

Валера, я так и не понял, какие щели там закрываются.

Они перед щелями ставят фазовращатели QWP1 и QWP2, каждый из которых закручивает поляризацию в противоположные стороны, смотри формулы ( 8 ) и (9) в их публикации, которую мы обсуждаем. В формуле ( 8 ), например, можно видеть, что на первую щель поступает лево-закрученный фотон S1, |L>_s1, если фотон Р есть вертикально поляризованный, |y>_p, или право-закрученный фотон S1, |R>_s1, если фотон Р есть горизонтально поляризованный, |х>_p. В формуле (9) можно видеть обратную картину, на вторую щель  поступает право-закрученный фотон S2, если фотон Р есть вертикально поляризованный, |y>_p, или лево-закрученный фотон S2, если фотон Р есть горизонтально поляризованный, |х>_p. 

Теперь, если на схеме совпадения отследивается, например, вертикально поляризованный фотон Р, то на первую щель поступил лево-закрученный фотон |L>_s1, а на вторую щель поступил право-закрученный фотон |R>_s2. Результатом детектирования на детектрое D(S) будет

<R_s2|L_s1> = 0

Так как лево-закрученная мода и право-закрученная мода являются ортогональными модами. Таким образом интерференционный член зануляется. Остаются только члены

<R_s2|R_s2> и <L_s1|L_s1>

Эти члена дают диффузный пик.

Так же можно рассмотреть результат при регистрации на детекторе D(P) горизонтально поляризованного фотона Р.

[Bit]

Ну я так и предполагал, раз "интерференционный член зануляется" так ты считаешь, что щель закрыта, хотя физически ее конечно никто не перекрывал.

Валера, а ты ГХЦ эксперименты смотрел? Например в книге "ФИЗИКА КВАНТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ" Д.Бауместер, А.Экерт, А.Цайлингер. Там прямое противоречие между предсказаниями локального реализма и квантовой механики. Экспериментальный результат не в пользу локалности.

[valeriy]

Ну я так и предполагал, раз "интерференционный член зануляется" так ты считаешь, что щель закрыта, хотя физически ее конечно никто не перекрывал.

А ты что полагаешь, что щель закрыта, когда она замазана пластилином? Важно волнове поле, которое меряет детектор. Волна в окрестности детектора |ψ>~|x1>+|x2>, здесь |x1> - волновое излучение с первой щели и |x2> - волновое излучение со второй щели. Плотность вероятности есть

р ~ <ψ|ψ> ~ (<x1|+<x2|)(|x1>+|x2>)
= <x1|x1> + <x1|x2>+<x2|x1>+<x2|x2>
= <x1|x1>+<x2|x2>+2<x1|x2>.

Здесь интерференцию дает член <x1|x2>.
Хитрость, которую придумали бразильские товарищи (придумана была немного раньше), заключается в том, чтобы сделать волны |x1> и |x2> ортогональными по отношению друг к другу. И это было достигнуто посредством помещения перед щелями фазовращателей. Важно, в конце концов, то, что удается занулить член  <x1|x2>.

А вот для его восстановления интерференции (при условии, что фазовращательное устройство перед щелями не разрушается) потребовался второй запутанный фотон, который переносил бы информацию о поляризации первого фотона.

PS: раскажи своими словами о схеме ГХЦ эксперимента, если можешь

[Bit]

А ты что полагаешь, что щель закрыта, когда она замазана пластилином?

Ну ясное дело, ты же тоже считаешь, что спин у частиц разделяется с рождения.

PS: раскажи своими словами о схеме ГХЦ эксперимента, если можешь

Попробую, но мне надо какое то время.
Если вдруг, хотя нет конечно, но вдруг тебе нужен оригинал самого ГХЦ то он здесь

http://arxiv.org/abs/quant-ph/9810035

[valeriy]

Если вдруг, хотя нет конечно, но вдруг тебе нужен оригинал самого ГХЦ то он здесь

Спасибо, посмотрю

[valeriy]

http://arxiv.org/abs/quant-ph/9810035

Статья 1998 года. Поэтому можно принимать ее как первую ласточку, относящуюся к проблеме запутанности и нелокальной связности. Авторы начинают с выписывания волновой функции, которая является следствием рассеяния падающего пучка фотонов на кристалл ВВО, на выходе которого водникают потомки запутанных фотонов (см. формулу (1) в этой статье):

|ψ> ~|H>_a|V>_b - |V>_a|H>_b

Здесь Н - горизонтальная поляризация и V - вертикальная поляризация. Входящие члены подкрашены в красный и синий цвета, чтобы было проще ориентироваться на рисунке, представленном к этому постингу. Далее я не буду описывать, но приведу выдержку из этой статьи

Consider now the case that two pairs are generated by a single UV-pulse, and that the four photons are all detected, one by each detector T, D₁, D₂, and D₂. Our claim is that by the coincident detection of four photons and because of the brief duration of the UV pulse and the narrowness of the filters, one can conclude that a three-photon GHZ state has been recorded by detectors D₁, D₂, and D₃. The reasoning is as follows.

И далее продолжение, которое я разобью на две части. Часть I:

When a four-fold coincidence recording is obtained, one photon in path a must have been horizontally polarized and detected by the trigger detector T. Its companion photon in path b must then be vertically polarized, and it has 50% chance to be transmitted by the beamsplitter (see Figure 1 - (прицепленный рисунок, часть I)) towards detector D₃ and 50% chance to be reflected by the beamsplitter towards the final polarizing beam-splitter where it will be reflected to D₂. Consider the first possibility, i.e. the companion of the photon detected at T is detected by D₃ and necessarily carried polarization V . Then the counts at detectors D₁ and D₂ were due to a second pair, one photon travelling via path a and the other one via path b.

А вслед за этим, часть II:

The photon travelling via path a must necessarily be V polarized in order to be reflected by the polarizing beamsplitter in path a; thus its companion, taking path b, must be H polarized and after reflection at the beamspliter in path b (with a 50% probability) it will be transmitted by the final polarizing beam-splitter and arrive at detector D₁. The photon detected by D₂ therefore must be H polarized since it came via path a and had to transit the last polarizing beamsplitter. Note that this latter photon was V polarized but after passing the lambda/2 plate it became polarized at 45^o which gave it 50% chance to arrive as an H polarized photon at detector D₂.

В результате, на детекторах  D₁,  D₂ и  D₃ будем иметь волновые поля (см. формулы (2) и (3) в статье):

|H>₁|H>₂|V>₃

и

|V>₁|V>₂|H>₃

Так что на детекторах  D₁,  D₂ и  D₃ специальными ухишрениями созданы трех-связанные запутанные поля. Но это еще не все. Эти два состояния являются различимыми. Предлагается следующий финт:

To erase this information it is necessary that the coherence time of the photons is substantially longer than the duration of the UV pulse (approx. 200 fs)

Как результат, может быть организована, так называетмая GHZ корреляция, представляемая суперпозицией

|H>₁|H>₂|V>₃ + |V>₁|V>₂|H>₃

и которая называется GHZ состоянием.
Нет чего-нибудь загадочного в определнии данного состояния. Но здесь следует обратить внимание на тот факт, что выше приведенная функция затается на входах детекторов D₁,  D₂ и  D₃, которые, как видно, разнесены друг от друга в пространстве. Иными словами, данная функция является нелокальной с запутанными компонентами, представляющими разные поляризации.

[Vitaliy]

...и которая называется GHZ состоянием.
Нет чего-нибудь загадочного в определнии данного состояния. Но здесь следует обратить внимание на тот факт, что выше приведенная функция затается на входах детекторов D₁,  D₂ и  D₃, которые, как видно, разнесены друг от друга в пространстве. Иными словами, данная функция является нелокальной с запутанными компонентами, представляющими разные поляризации.

Замечательно... Ловкие ребята сумели запутать три частицы. Менее ловкие запутывали две. И что? Где победная поступь нелокальности? Отчего у приземленных локальных материалистов должны широко раскрываться глаза и непроизвольно отвалиться челюсть в изумлении? Почему в голосе нашего юного друга слышатся нотки превосходства?

[Bit]

Где победная поступь нелокальности? Отчего у приземленных локальных материалистов должны широко раскрываться глаза и непроизвольно отвалиться челюсть в изумлении?

Я так думаю ты не видишь, потому что смотришь в другую сторону.

Почему в голосе нашего юного друга слышатся нотки превосходства?

Отнюдь. Это товои собтвенные трубачи заглушают все звуки вокруг.