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/ NetNews Usenet Archive 1992 #30 / NN_1992_30.iso / spool / sci / physics / 20976 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-12-12  |  5.9 KB

  1. Xref: sparky sci.physics:20976 alt.sci.physics.new-theories:2537 sci.optics:1297
  2. Newsgroups: sci.physics,alt.sci.physics.new-theories,sci.optics
  3. Path: sparky!uunet!cs.utexas.edu!sun-barr!ames!pacbell.com!well!sarfatti
  4. From: sarfatti@well.sf.ca.us (Jack Sarfatti)
  5. Subject: Does unitary QM permit connection signals after all?
  6. Message-ID: <Bz4yut.83L@well.sf.ca.us>
  7. Sender: news@well.sf.ca.us
  8. Organization: Whole Earth 'Lectronic Link
  9. Date: Sat, 12 Dec 1992 07:44:52 GMT
  10. Lines: 146
  11.  
  12.  
  13. OK boys and girls. I may have found an error in my "retraction proof" that
  14. standard unitary reversible (forget dissipation) quantum mechanics does not
  15. permit the quantum connection signal.  If anyone can find an error in the
  16. following argument I would like to know.
  17.  
  18. Assume that the source of back-to-back photon pairs emits the standard
  19. state used by Aspect in the Paris experiment.
  20.  
  21. |1,2> = [|1e+>|2e+> + |1o->|2o->]/rt2   (1)
  22.  
  23. Let's go over the notation.  It is assumed that at the relativistic space-
  24. time "point" (approximation) event where and when "transmitter" photon 1
  25. locally interacts with a doubly-refracting polarizing beam splitter
  26. oriented in space such that its polarization basis of that is (e+,o-) ( "e"
  27. = extraordinary, "o" = ordinary in sense of classical crystal optics).
  28.  
  29. Note that nonlocal quantum action-at-a-distance is already built into the
  30. particular entangled structure of equation (1) because both connected
  31. photons 1 and 2 are written in the same basis!  This is why standard
  32. quantum mechanics violates the local classical relativistic Einsteinian
  33. causality built into Bell's inequality.  This is why Professor Costa De
  34. Beauregard (Institut Henri Poincare, Paris) uses the Feynman "zig zag"
  35. picture in which advanced information from the detection of photon 1 is
  36. transmitted backwards in time the the past pair emission to prepare photon
  37. 2 in the same (e+,o-) polarization basis that photon 1 is prepared in.
  38. Thus, photon 1 is locally polarized by its future interaction with its beam
  39. splitter and its twin photon 2 is nonlocally retroactively polarized and
  40. subsequently locally analyzed when it scatters off its beam splitter
  41. spatially oriented in basis (e'+.o'-) at angle @ relative to (e+.o-) about
  42. the common line of flight in opposite directions from the source.
  43.  
  44. The two narrow collimated beams e and o (i.e. alternative paths of single
  45. photon 1) are brought to a spot represented by |1&> in which & is the
  46. relative phase difference.  There are several diffraction limited spots and
  47. the completeness condition (i.e. summing over all spots where photon 1 can
  48. be detected) is
  49.  
  50. S(&)|1&><1&| = 1     (2)
  51.  
  52. where S(&) means "take the sum over all &".
  53.  
  54. |1e+> -> e^i&|1e+>  (3a)
  55.  
  56. |1o-> -> |1o->      (3b)
  57.  
  58. The distorted pair state made by the "transmitter interferometer" is then
  59.  
  60. |1,2>' = [e^i&|1e+>|2e+> + |1o->|2o->]/rt2   (4)
  61.  
  62. Note the orthogonality
  63.  
  64. <1e+|1o-> = 0     (5)
  65.  
  66. I am omitting the half-wave plate in the 1o- path of previous designs since
  67. we do not care about getting first order fringes at the transmitter.  Such
  68. fringes would be impossible anyway for the correlated light because of the
  69. the orthogonality
  70.  
  71. <2e+|2o-> = 0     (5)
  72.  
  73. of the twin photon 2 states in the nonlocal entangled structure of equation
  74. (4).
  75.  
  76. The nonlocal joint probability amplitude to detect photon 1 at spot & and
  77. photon 2 in path e'+ is the inner product (unitary time evolution operators
  78. sandwiched between bras and kets not explicitly represented since they
  79. would only severely complicate the formalism and detract from the physical
  80. understanding)
  81.  
  82. <2e'+|<1&|1,2>' = [e^i&<1&|1e+><2e'+|2e+> + <1&|1o-><2e'+|2o->]/rt2  (6)
  83.  
  84. the nonlocal joint probability is the mod square of the amplitude
  85.  
  86. |<2e'+|<1&|1,2>'|^2 = |<1&|1e+><2e'+|2e+> + <1&|1o-><2e'+|2o->|^2/2  (7)
  87.  
  88. The local probability at the counter e'+ for "receiver" photon 2 is the sum
  89. (S(&)) of this nonlocal joint probability over all places & where photon 1
  90. can be absorbed.  This is
  91.  
  92. S(&)|<2e'+|<1&|1,2>'|^2 = S(&)|<1&|1e+><2e'+|2e+> + <1&|1o-><2e'+|2o->|^2/2
  93.  
  94. = {|<2e'+|2e+>|^2S(&)<1e+|&><&|1e+> +  |<2e'+|2o->|^2S(&)<1o-|&><&|1o->
  95.  
  96. + <2e+|2e'+><2e'+|2o->S(&)e^-i&<1e+|1&><1&|1o->
  97.  
  98. + <2e'+|2e+><2o-|2e'+>S(&)e^i&<1o-|1&><1&|1e+>}/2    (8a)
  99.  
  100. Let us simplfy this using the standard group theory formulas for the spin 1
  101. photon
  102.  
  103. <2e'+|2e+> = cos@   (9a)
  104.  
  105. <2e'+|2o-> = sin@   (9b)
  106.  
  107. Therefore,
  108.  
  109. S(&)|<2e'+<1&|1,2>'|^2 = S(&)|<1&|1e+><2e'+|2e+> + <1&|1o-><2e'+|2o->|^2/2
  110.  
  111. = {(cos@)^2S(&)<1e+|&><&|1e+> +  (sin@)^2S(&)<1o-|&><&|1o->
  112.  
  113. + cos@sin@S(&)e^-i&<1e+|1&><1&|1o->
  114.  
  115. + cos@sin@S(&)e^i&<1o-|1&><1&|1e+>}/2    (8b)
  116.  
  117. The completeness equation (2) which describes conservation of local
  118. probability for the detection of transmitter photon 1 implies
  119.  
  120. S(&)<1e+|&><&|1e+> = <1e+|1e+> = 1  (10a)
  121.  
  122. similarly
  123.  
  124. S(&)<1o-|&><&|1o-> = <1o-|1o-> = 1  (10b)
  125.  
  126. *But now we come to the important point. Look at complex conjugate pair of
  127. interference terms which carries the quantum connection signal. We have a
  128. "Fourier transform" (at unit "angular momentum" canonically conjugate to
  129. phase &). For example,
  130.  
  131. S(&)e^-i&<1e+|1&><1&|1o-> = <1e+|{S(&)e^-i&|1&><1&|}|1o->       (11a)
  132.  
  133. If the modulating phase factor e^-i& were not there, then, the completeness
  134. equation (2) would make the interference term vanish in accord with Henry
  135. Stapp's expectations. But the phase factor is there and we cannot conclude
  136. that
  137.  
  138. S(&)e^-i&|1&><1&| = 1   (11b)   (FALSE!)
  139.  
  140. simply because
  141.  
  142. S(&)|1&><1&| = 1   (2)
  143.  
  144. Therefore, even though the "bare" inner product vanishes, i.e.,
  145.  
  146. <1e+|1o-> = 0  (5)
  147.  
  148. We cannot logically conclude that the "dressed" inner product (i.e., matrix
  149. element of operator S(&)e^-i&|1&><1&| sandwiched between these orthogonal
  150. states) also vanishes.
  151.  
  152. The quantum connection signal s would then depend upon the nonlocal
  153. controllable unhidden parameter @ (the angle between the two polarizing
  154. beam splitters) and it would be the difference in the outputs of the two
  155. (i.e. e'+ and o'-) receiver photon 2 counters given by
  156.  
  157. s = cos@sin@S(&){e^-i&<1e+|1&><1&|1o->+ e^i&<1o-|1&><1&|1e+>}   (12)
  158.