Hoe worden verstrengelde deeltjesparen geproduceerd?

[spacebel]

Het principe schema voor verstrengeling is niet ingewikkeld. 
 
Belangrijk is het uitlijnen van het optische systeem zoals de splitters voor het weghalen van de niet verstrengelde fotonen. Er zijn dan twee detectoren voor het verstrengelde fotonen paar. Deze fotonen worden alleen geteld als ze binnen een bepaalde tijd binnenkomen en er dus sprake is van een verstrengeld paar.

Hier heb ik toch wel moeite mee. Fotonen kunnen samenkomen zonder elkaar in de weg te zitten. Er kan dus gewoon een foton in de ene orientatie samen met een foton in de andere orentatie tegelijkertijd in de spitter aankomen. Die hoeven helemaal niet vertrengeld zijn. Toch meet je tegelijkertijd in beide detectoren iets.

[sensor]

Hier heb ik toch wel moeite mee. Fotonen kunnen samenkomen zonder elkaar in de weg te zitten. Er kan dus gewoon een foton in de ene orientatie samen met een foton in de andere orentatie tegelijkertijd in de spitter aankomen. Die hoeven helemaal niet vertrengeld zijn. Toch meet je tegelijkertijd in beide detectoren iets.

 
De laser vuurt fotonen af met een tijdsinterval van een 1us = 1000 ns. Er wordt bij de meting gebruik gemaakt van een tijd window van bijvoorbeeld 10ns. Stel detector 1 ontvangt een foton, dan wordt er alleen een paar geteld als de andere detector binnen 10 ns een foton ontvangt. In dit geval is er dus sprake van een bij elkaar horend fotonenpaar en geen willekeurig tweetal fotonen. Er worden dus alleen foton paren gemeten met de coincidentie detector. De paren zijn gecorreleerd (vanwege hun ontstaan als paar in het kristal )  maar niet altijd verstrengeld. Met behulp van een polarizing beam spliter cube kun je verticaal en horizontaal licht splitsen en het te meten signaal er uithalen met een hoek van 90 graden.
 

pbs 1141 keer bekeken

 
Met een dergelijke cube kun je dus het verticale gepolariseerd licht er uithalen en naar een eigen detector geleiden, en een tweede cube haalt het horizontale polarisatie licht eruit en dit wordt ook naar een eigen detector gestuurd. De verstrengelde paren hebben een mix van beide orientaties en zullen rechtdoor gaan en gaan ook weer naar twee detectoren.

[spacebel]

Met een dergelijke cube kun je dus het verticale gepolariseerd licht er uithalen en naar een eigen detector geleiden, en een tweede cube haalt het horizontale polarisatie licht eruit en dit wordt ook naar een eigen detector gestuurd. De verstrengelde paren hebben een mix van beide orientaties en zullen rechtdoor gaan en gaan ook weer naar twee detectoren.

Hoe langer ik hier over nadenk hoe minder ik het begrijp. De verstrengelde paren hebben een mix en zullen rechtdoor gaan ????
Kun je dan ook deze verstrengelde paren in je figuur ook erbij tekenen want ik kan geen richting bedenken. Rechtdoor gaat al de vertikale fotonen. ??

[sensor]

Dit klinkt inderdaad een beetje vaag een plaatje geeft wat meer duidelijkheid.
 

sketch 1140 keer bekeken

 
Bij deze opstelling is er een type 1 kristal gebruikt in tegenstelling tot het eerder besproken type 2 kristal. In het type 1 kristal zijn hebben beiden bundels verstrengelde fotonen en is de meetopstelling overzichtelijk.

[spacebel]

Dit klinkt inderdaad een beetje vaag een plaatje geeft wat meer duidelijkheid.

Ook hier is het niet duidelijk HOE dae vertrengeling ontstaat. Daar gaat deze topic toch over ??

[sensor]

Back to the drawingboard dan maar.
 
Er zijn twee manieren om SPDC te verkrijgen type 1 en type 2 :
 

spdc 1 1152 keer bekeken

           

spdc type2 1152 keer bekeken

         
 
Type 2 geeft alleen maar verstrengelde fotonen op de kruispunten van de bundels en type 1 heeft verstrengelde fotonen in de bundels omdat de bundels overlappen.

[spacebel]

Oke, bedankt

[entropy]

Sensor, wat bedoel je met: "omdat de bundels overlappen"? Wat is het verschil tussen een wafel kristallen en een enkel kristal qua werking? En welke van de twee setups is het handigst en wordt het vaakst gebruikt?
 
Bedankt.

[sensor]

De bundels die uit het type 1 uittreden verlopen hetzelfde traject er kan dan niet vastgesteld worden van welke richting het foton komt, er is sprake van superpositie en verstrengeling. Het vangen van een foton  in een detector is makkelijker met een bundel zoals dat in type 1 voorkomt.
In het type 1 ontstaan er bundels met dezelfde oriëntatie en daarom zijn er 2 kristallen nodig voor V en H polarisatie.
Voor info over SPDC zie 

Spontaneous Parametric Down-Conversion and Quantum Entanglement (1)

(319.29 KiB) 301 keer gedownload

 
Type 1 kristal wordt bijvoorbeeld gebruikt in eenvoudige opstellingen met 2 of 4 detectoren. Dit zijn demo opstellingen om quantum verstrengeling aan te tonen :

mitchell2

(331.13 KiB) 441 keer gedownload

 
Beetje off-topic maar de volgende site is wel leuk, je kunt er virtueel een foton verstrengelingsexperiment mee opzetten, gevoel  krijgen voor de meetopstelling en het afregelen van zoiets :
http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/english/index.html

[spacebel]

Type 1 kristal wordt bijvoorbeeld gebruikt in eenvoudige opstellingen met 2 of 4 detectoren. Dit zijn demo opstellingen om quantum verstrengeling aan te tonen :mitchell2.pdf

Erg leuke pdf