Подсчет совпадений (физика)
 |
В квантовой физике подсчет совпадений используется в экспериментах по проверке нелокальности частиц и квантовой запутанности . В этих экспериментах две или более частицы создаются из одного и того же первоначального пакета энергии, неумолимо связывая/ запутывая их физические свойства. Отдельные детекторы частиц измеряют квантовые состояния каждой частицы и отправляют результирующий сигнал на счетчик совпадений. В любом эксперименте по изучению запутанности число запутанных частиц значительно превосходит число незапутанных частиц, которые также обнаруживаются; бесструктурный шум, который заглушает запутанный сигнал. В системе с двумя детекторами счетчик совпадений решает эту проблему, записывая только сигналы обнаружения, которые поступают на оба детектора одновременно (или, точнее, записывая только сигналы, которые достигают обоих детекторов и коррелируют с одним и тем же временем излучения). Это гарантирует, что данные представляют только запутанные частицы.
Однако, поскольку ни одна схема детектора/счетчика не имеет бесконечно точного временного разрешения (как из-за ограничений электроники, так и из-за законов самой Вселенной ), обнаружения необходимо сортировать по временным интервалам (окна обнаружения, эквивалентные временному разрешению системы). Обнаружения в одном и том же контейнере происходят в одно и то же время, поскольку их индивидуальное время обнаружения не может быть далее определено. Таким образом, в системе с двумя детекторами две несвязанные, незапутанные частицы могут случайным образом попасть в оба детектора, отсортироваться в один и тот же временной интервал и создать ложное совпадение, которое добавляет шум к сигналу. Это ограничивает счетчики совпадений улучшением отношения сигнал/шум до такой степени, что квантовое поведение можно изучать без полного удаления шума.
Каждый эксперимент на сегодняшний день, который использовался для вычисления неравенств Белла , выполнения квантового стирания или проведения любого эксперимента с использованием квантовой запутанности в качестве канала информации, был возможен только благодаря использованию счетчиков совпадений. [ нужны разъяснения ] Это неизбежно предотвращает сверхсветовую коммуникацию , поскольку даже если случайное или целенаправленное решение, кажется, влияет на события, которые уже произошли (как в квантовом ластике с отложенным выбором ), сигнал из прошлого не может быть увиден/декодирован до тех пор, пока схема совпадений не коррелирует оба события. прошлое и будущее поведение. Таким образом, «сигнал» в прошлом виден только после того, как он «отправлен» из будущего, что исключает возможность использования квантовой запутанности для целей сверхсветовой связи или путешествий данных во времени.