home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / physics / 19205 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-11-18  |  4.7 KB

  1. Xref: sparky sci.physics:19205 sci.optics:1176 alt.sci.physics.new-theories:2345
  2. Newsgroups: sci.physics,sci.optics,alt.sci.physics.new-theories
  3. Path: sparky!uunet!well!sarfatti
  4. From: sarfatti@well.sf.ca.us (Jack Sarfatti)
  5. Subject: Quantum Spin Mach-Zehnder Interferometry III
  6. Message-ID: <Bxy63A.32y@well.sf.ca.us>
  7. Sender: news@well.sf.ca.us
  8. Organization: Whole Earth 'Lectronic Link
  9. Date: Thu, 19 Nov 1992 05:04:22 GMT
  10. Lines: 157
  11.  
  12.  
  13. #3 Calcite MZI
  14.  
  15.     _
  16.    | |-|-|-|-|-|\
  17.    | |    |e+>  |
  18.    | |          - phase plate (phi)
  19.    | |          |
  20. / /|_|-o-o-o-o--\\----- |e(+)r+o(-)t> = |1> (interferogram 1)
  21. |a>             |
  22.           |o->      |
  23.                 |o(-)r+e(+)t> = |2> (interferogram 2)
  24.  
  25. Fig. 3A
  26.  
  27. Note polarization kets: | = |+> & o = |-> and <+|-> = 0
  28.  
  29. |e+> = |e>|+>
  30.  
  31. |e> is a path ket etc.
  32.  
  33. Fig.2 CMZI
  34.  
  35. The first beam splitter is replaced by a calcite crystal
  36.  
  37. because of orthogonality of the polarization states
  38.  
  39. p(1) = p(2) = 1/2
  40.  
  41. independent of phi because (i.e, using quick and dirty "Feynman
  42. history"picture)
  43.  
  44. |a> -> [e^iphi|e>|+> + |o>|->]/sqrt2
  45.  
  46.     -> |1> (ie^iphi|+> + |->)/2 + |2>(e^iphi|+> + i|->)/2 = |a>'
  47.  
  48.  
  49. p(1) = |<1|a>'|^2 = |(ie^iphi|+> + |->)/2|^2 = 1/2
  50.  
  51. p(2) = |<2|a>'|^2 = |(e^iphi|+> + i|->)/2|^2 = 1/2
  52.  
  53. #4 Now insert a half-waveplate in the o-space path. The unitary operator
  54. U(o:1/2) only acts locally and unitarily in the o-path because that is
  55. physically where the plate is. There is no half-wave plate in the e-path.
  56. Ramsay seems to get confused on this, falsely applying the unitary operator
  57. to the entire state - which is wrong standard quantum mechanics (SQM).
  58. The half-wave plate "quantum erases" the polarization distinguishability
  59. between the two space paths. That is
  60.  
  61. U(o:1/2)|-> = |+>
  62.     _
  63.    | |-|-|-|-|--\
  64.    | |    |e+>   |
  65.    | |           - phase plate
  66. phi)
  67.    | |    _      |
  68. / /|_|-o-|_|-|-|-\\----- |e(+)r+o(+)t> = |1> (interferogram 1)
  69. |a>              |
  70.       |o->  |o+> |  |o(+)r+e(+)t> = |2> (interferogram 2)
  71.  
  72. Fig. 4A
  73.  
  74. Now we have, using the Feynman histories picture to avoid all the extra
  75. confusing "epicycles" of the Ramsayian "Dirac ket" picture (artifacts of a
  76. bad notation - perhaps Ramsay can show a more efficient method?):
  77.  
  78. |a> -> |a>' = {|1>(ie^iphi + 1)/2 + |2>(e^iphi + i)/2}|+>
  79.  
  80. p(1) = |<1|a>'|^2 = |(ie^iphi + 1)/2|^2 = [1 + cos(phi+pi/2)]/2
  81.  
  82.      = [1 - sin(phi)]/2
  83.  
  84. p(2) = |<2|a>'|^2 = |(e^iphi + i)/2|^2 = [1 + cos(phi-pi/2)]/2
  85.  
  86.      = [1 + sin(phi)]/2
  87.  
  88. so that
  89.  
  90. p(1) + p(2) = 1
  91.  
  92. The local "fringe signal" is
  93.  
  94. p(1) - p(2) = sin(phi)
  95.  
  96. for a fixed definite phi. There is no need to sum over random phi's. It
  97. makes no sense physically! Ther is a similarity with the 2-slit experiment,
  98. but this is a significant difference.  There are only two "spots" on this
  99. "screen" (i.e. counters 1 and 2) that is everything - a fact that Ramsay
  100. does not appear to appreciate sufficiently. The "fringes" are seen in a
  101. sequence or ensemble of distinct macro-experiments corresponding to
  102. changing the setting on the phase-meter (i.e. phase plate).
  103.  
  104. #5 pair-correlated light
  105.  
  106.  
  107.    |3>     _                   _
  108.    -|-|-|-| |                 | |-|-|-|-|-|-\
  109.           | |                 | |    |e+>   |
  110.           | |                 | |           - (phi)
  111.    |4>    | |                 | |    _      |
  112.    -o-o-o-|_| <-    O       ->|_|-o-|_|-|-|-\\-|- |1>
  113.                                     1/2    _|_
  114.                                             |
  115.                                              |2>
  116.  
  117. Fig. 5A
  118.  
  119.  
  120. The initial "entangled" (i.e. quantum-connected) photon-pair state is:
  121.  
  122. |a,b> = {|a,e>|a,+>|b,+> + |a,o>|a,->|b,->}/sqrt2
  123.  
  124. local unitary action of both phi-meter in e-path and 1/2 wave plate in o
  125. path of photon a is "polarization disentanglement":
  126.  
  127. |a,b> -> {e^iphi|a,e>|a,+>|b,+> + |a,o>|a,+>|b,->}/sqrt2
  128.  
  129.        = |a,+>{e^iphi|a,e>|b,+> + |a,o>|b,->}/sqrt2 = |a,b>'
  130.  
  131. local unitary action of the beam splitter \\ on photon a is
  132.  
  133. |a,b>' -> |a,+>{|1>(ie^iphi|b,+> + |b,->)/2 + |2>(e^iphi|b,+> + i|b,->)/2}
  134.  
  135.         = |a,b>''
  136.  
  137. Consider the nonlocal joint probabilities:
  138.  
  139. p(3,1) = |<3|<1|<a,+||a,b>|^2
  140.  
  141. =|(ie^iphi cos@ + sin@)/2|^2 = [1 + sin2@ cos(phi+pi/2)]/4
  142.  
  143. = [1 - sin2@ sin(phi)]/4
  144.  
  145.  
  146. p(3,2) = |<3|<2|<a,+||a,b>|^2
  147.  
  148. =|(e^iphi cos@ + isin@)/2|^2 = [1 + sin2@ cos(phi-pi/2)]/4
  149.  
  150. = [1 + sin2@ sin(phi)]/4
  151.  
  152. Therfore, the local "receiver" probability for counter 3 of photon b is
  153.  
  154. p(3) = p(3,1) + p(3,2) = 1/2
  155.  
  156. similarly, p(4) = 1/2
  157.  
  158. Therefore, there is no quantum connection communication signal in this
  159. experimental arrangement because of the i phase factor of the transmitter
  160. beam splitter.  The i phase factor is required by local unitarity of the
  161. beam splitter in the one-photon problem.  Is it required for the photon
  162. pair problem as well? What about Fig.2A. Is that a clue?
  163.  
  164. to be continued
  165.  
  166.  
  167.  
  168.  
  169.