¿Por qué el experimento Dopfer EPR requiere el conteo de coincidencias?

El experimento Dopfer Momentum-EPR (1998) parece proporcionar un ajuste interesante en el experimento EPR.

Para leer más detalles sobre este experimento, consulte:

Diapositiva 11: Experimento EPR de posición-momento Dopfer (1998)

En resumen, el experimento envía dos fotones entrelazados A y B hacia dos brazos separados. El brazo A tiene una lente y un detector de Heisenberg, que se pueden colocar en el plano focal o en el plano de la imagen. El brazo B se envía en un filtro de dos rendijas. Los resultados observados de este experimento son los siguientes:

1) si el detector de Heisenberg en el brazo A se coloca en el plano focal, la salida del filtro de dos rendijas en el brazo B es un patrón de interferencia

2) si el detector de Heisenberg en el brazo A se coloca en el plano de la imagen (dos veces el plano focal), la salida del filtro de dos rendijas en el brazo B es una suma incoherente de intensidades de cada rendija

Como se sugiere en el enlace del tercer documento que publiqué, si usa intervalos de tiempo, realmente no parece haber ninguna necesidad de confiar en el contador de coincidencias, ya que puede estudiar el patrón de interferencia en cada intervalo de tiempo aislado de los fotones. recibido en otros intervalos de tiempo

¿Estoy confundido? ¿Cómo se usa el conteo de coincidencias? ¡Observe que el patrón de interferencia es espacial, no temporal!

Respuestas (2)

1) si el detector de Heisenberg en el brazo A se coloca en el plano focal, la salida del filtro de dos rendijas en el brazo B es un patrón de interferencia

Eso es descuidar un punto importante:
si el detector en el brazo A se coloca en el plano focal, entonces se coloca/sensible solo a una pequeña región (o idealizado: "solo en un punto") del plano focal, mientras que (más o
menos ) todo el plano focal del brazo A está siendo iluminado durante el experimento.

Por lo tanto, la condición de coincidencia selecciona un patrón particular entre todas las señales ("inactivas") detectables en el brazo B,
que de lo contrario, en general (sin ninguna selección) se suma a la "forma de envolvente" (o " suma incoherente ").

Editar - Nota relacionada con los comentarios:

Una descripción equivalente de las dependencias entre los detectores A y B debido a las selecciones de coincidencia es la " relación de Klyshko ", DN Klyshko, Sov. física JETP 67, 1131 (1988), a la que B. Dopfer se refirió en su tesis (alemán) .

Aproximadamente, por lo que entiendo y confié en él para comentar:

Los eventos detectados en B que quedan después de la selección de coincidencia wrt. los eventos detectados en A son "como si" el detector A fuera reemplazado por una fuente de luz (y el cristal de LiO 3 fuera reemplazado por un espejo alineado adecuado); y viceversa:
los eventos detectados en A que quedan después de la selección de coincidencia wrt. los eventos detectados en B son "como si" el detector B fuera reemplazado por una fuente de luz (y el espejo estuviera colocado adecuadamente).

Esta equivalencia seguramente puede fallar si los detectores A o B se movieran demasiado rápido. Por lo tanto, una condición para que sea una descripción útil es que uno de los detectores permanezca fijo mientras que el otro se mueve lentamente, o en pasos discretos, al escanear alguna región; que parece bien satisfecho en el experimento Dopfer.

pero, ¿no están los máximos y los mínimos siempre ubicados en la misma posición en relación con el detector del brazo B? En un período de tiempo dado, si detecto que suceden suficientes eventos en las regiones donde se esperan mínimos, puedo tener una seguridad razonable de que el detector del brazo A está en el plano de la imagen. ¿Está diciendo que cuando se usa el contador de coincidencias, no hay mínimos de patrones de interferencia uniformes? ¿Cómo se reconstruye entonces el patrón de interferencia?
@diffeomorphism: "¿ pero los máximos y mínimos no están siempre ubicados en la misma posición en relación con el detector del brazo B? " -- No, eso depende (por selección de coincidencia) de la ubicación del detector A, en el plano focal, wrt . el centro de la lente; como se esboza aquí . O para decirlo con más cuidado: si las " ubicaciones máximas/mínimas " relativas a las rendijas en el brazo B varían y dependen (por selección coincidente) de la ubicación del detector A, entonces la configuración es (probablemente) tal como lo prescribe B Dopfer _
de hecho, los máximos y mínimos dependerán de las longitudes de los brazos, la posición de los detectores en relación con las lentes, etc. Pero quiero decir: una vez que todos los detectores, las lentes están en posiciones fijas (incluso el detector del brazo B está fijo en el plano focal para generar un patrón de interferencia), entonces para esa disposición, los máximos y mínimos se fijarán en su posición. Mi punto es que la sincronización de los fotones individuales que golpean el detector B NO debería afectar la posición de los mínimos de interferencia.
@diffeomorphism: si se ignora cualquier " tiempo " (o coincidencia), es decir, si simplemente se considera cada fotón detectado en el brazo B, entonces no se obtiene ningún patrón de interferencia, pero siempre solo la "forma de envolvente"; independientemente del detector A. Si, en cambio, se aplica la selección de coincidencia y el detector A se fija en algún lugar del plano focal, entonces el patrón de interferencia correspondiente se retiene en B (y si el detector A se fija en algún lugar del plano de la imagen, entonces el correspondiente "que rendija El patrón se retiene en B). (Podría agregar eso explícitamente a mi respuesta ...)
@diffeomorphism: Mirando la secta. 4.3 de univie.ac.at/qfp/publications/thesis/bddiss.pdf Acabo de enterarme de algo: el patrón incoherente ("en qué dirección") (especialmente Fig. 4.26) se encontró al arreglar el detector B y escanear el detector A en la imagen avión. Y: fijar el detector A en el plano de la imagen produjo la "forma de envolvente" (Fig. 4.21) en el detector B incluso mientras aplicaba la selección de coincidencia (contrariamente a mis pensamientos al escribir el comentario anterior). Entonces, para corregir eso: si el detector A está fijo en algún lugar del plano de la imagen, entonces incluso coinc. la selección no ayuda a discernir ningún patrón (grande) en B.
Me parece que usted quiso decir la palabra 'escanear' en algún otro sentido que el habitual. El detector A es esencialmente un área donde se reciben los tiempos y la posición de los eventos de fotones. ¿Qué otro 'escaneo' necesita hacer el detector A además de permanecer en el plano de la imagen y capturar fotones?
Es casi como si hubiera algún algoritmo de posprocesamiento alimentado con los eventos de coincidencia que luego producen el patrón de interferencia, pero esto no se indica claramente en ninguna parte (y no puedo entender nada de alemán)
@diffeomorphism: " Me parece que quiso decir la palabra 'escanear' en algún otro sentido que no sea el habitual ". -- Lo siento, esa no era mi intención; lo que quise decir al escribir "escanear el detector A en el plano de la imagen" arriba quizás se exprese mejor así: "usar el detector A para escanear el plano de la imagen de la lente (en el brazo A)". (Así es como se obtiene la "imagen/histograma de los triángulos afilados"; sin embargo, no es realmente el tema de su pregunta). "casi como si se estuviera alimentando un algoritmo de posprocesamiento ". la evaluación y selección de coincidencias es una forma de posprocesamiento.
el recuento de coincidencias es, como máximo, un proceso de filtro y solo afecta a los fotones que se consideran parte del patrón recibido. No cambia la posición medida o calculada de los fotones en ninguno de los dos. ¿Quizás el conteo de coincidencias solo se usa para mejorar la relación señal-ruido? Eso explicaría por qué Cramer cree que este experimento se puede hacer sin el contador de coincidencias si se usa un fotodetector más sensible o un ambiente más frío.
@diffeomorphism: "¿ Tal vez el conteo de coincidencias solo se usa para mejorar la relación señal-ruido? " -- No, eso es solo un efecto secundario bienvenido. Principalmente, la selección por coincidencia establece o revela alguna relación particular entre los pares así " filtrados "; la tesis alemana de B. Dopfer lo llama "la relación de Klyshko": lo que el detector B puede ver (mientras A está fijo) es "como si" hubiera una fuente de luz en A y un espejo reemplazando el cristal de LiO3; o viceversa: lo que A puede ver (mientras B está fijo) es "como si" B fuera la fuente. Y no encuentro eso particularmente misterioso...
no entiendo como funciona eso
@diffeomorphism: " No entiendo cómo funciona eso " -- Bueno... tal vez entiendas cómo usar physics.stack.exchange para cambiar eso.
Pero de eso se trata esta pregunta. Cómo se usa el conteo de coincidencias. OK no importa. Aunque gracias por el esfuerzo. me echaré la culpa a mi
@diffeomorphism: tenía en mente tratar de dividir el problema en partes e identificar lo que ya entiendes. Especialmente: dado un detector y una fuente, ¿entiende cómo caracterizar la región entre ellos (por ejemplo, en términos de "número de rendijas" y "distancia focal")? " [...] de qué se trata esta pregunta. Cómo se usa el conteo de coincidencias " . -- El " Cómo " es una pregunta puramente técnica. Sin embargo, un "propósito" es: relacionar la configuración dada con dos detectores (A y B) con una configuración equivalente con un detector (ya sea A o B) y una fuente (ya sea B o A).

Si se ignora cualquier "tiempo" (o coincidencia), es decir, si simplemente se considera cada fotón detectado en el brazo B, entonces no se obtiene ningún patrón de interferencia, sino siempre solo la "forma de la envolvente".

Lo que quiere decir es que si ignora la coincidencia, obtendrá un exceso de ruido de los simples (y dobles donde el gemelo no se detecta), lo que ahogará el patrón de interferencia. Puede usar este tipo de argumento contra prácticamente cualquier esquema FTL. Entonces, la pregunta es, ¿por qué molestarse en proponer un "teorema de no señalización" en primer lugar?

Una respuesta a esto es que el argumento de que cualquier señal FTL será ahogada por el ruido es insuficiente. Por ejemplo, puede filtrar el ruido debido a los sencillos en el experimento Dopfer utilizando un estado GHZ de tres fotones. El que está detrás de la 2 rendijas que observa el patrón de interferencia (o ninguno) recibirá 2 fotones del trío, el tercero va al Detector Heisenberg--D1 en la fig.4.6. El único ruido será el de los dobles y triples "solo del receptor", donde el opuesto del trío nunca llega a D1.

Cuando vi por primera vez este experimento en Zeilinger, Rev. Mod. física 71, 1999, p. S288, la idea de que podría usarse para señalización FTL fue inmediatamente obvia. Aparentemente, R. Srikanth tuvo la misma idea (puedes buscarlo en arxiv). Pero el experimento es difícil de modelar. Es mucho más simple modelar la configuración de Aspect/Grangier/Rogers 1986 (en Europhyiscs Lett. 1, p.173) usando un estado entrelazado y un interferómetro de Mach-Zehnder, y modificarlo para que el segundo fotón se use en coincidencia, lo que no pasar a través de la MZ, puede medirse simplemente (como se hizo en el experimento) o, junto con un divisor de haz y un segundo detector, se puede determinar la información de qué manera, en el plano MZ. Hacer las cosas de la última manera obviamente destruirá el patrón de interferencia que observó Aspect. Escribí un artículo sobre esto en 2004--verForo Internacional de Aplicaciones y Tecnología Espacial - 2006, M. El-Genk, ed. , págs. 1409–1414 .

El error en su artículo ocurre en la página 2, cuando dice que el estado después de una detección borrada es 1 2 | + ⟩ + 1 2 | − ⟩ . En realidad, el 50% del tiempo, será en cambio 1 2 | + ⟩ − 1 2 | − ⟩ . El resto de su artículo se trata simplemente de distinguir un estado puro del estado de mezcla máxima, pero juntos los dos casos borrados suman el mismo estado de mezcla máxima que los casos no borrados.
¿Por qué el experimento Dopfer EPR requiere el conteo de coincidencias?
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