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/ NetNews Usenet Archive 1992 #20 / NN_1992_20.iso / spool / sci / physics / 14446 < prev    next >
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Text File  |  1992-09-10  |  6.1 KB  |  163 lines
  1. Newsgroups: sci.physics
  2. Path: sparky!uunet!sun-barr!ames!pacbell.com!well!sarfatti
  3. From: sarfatti@well.sf.ca.us (Jack Sarfatti)
  4. Subject: Not so Hidden Variables!
  5. Message-ID: <BuE5uo.J4M@well.sf.ca.us>
  6. Sender: news@well.sf.ca.us
  7. Organization: Whole Earth 'Lectronic Link
  8. Date: Fri, 11 Sep 1992 02:06:24 GMT
  9. Lines: 152
  10.  
  11.  
  12. From Physics Conference Internet (Aug 24,1992, world-wide distribution)
  13.  
  14. THE QUANTUM SPIN CONNECTION IS A COMMUNICATION CHANNEL
  15.  
  16. by Jack Sarfatti
  17.  
  18. ABSTRACT
  19.  
  20. Based upon a referee's report from Physical Review Letters, I present a
  21. new gedankenexperiment in which the transmitter design is changed in such
  22. a way that the reflection phase shift of 90 degrees at the beam
  23. recombiner does not destroy communication on the quantum connection in
  24. the mean. The difference in the receiver count rates is sin(2misalignment
  25. of transmitter & receiver calcites) cos(transmitter phase). The
  26. transformation at the transmitter beam recombiner is unitary. The trick
  27. is not to have two distinguishable measurements at the transmitter but
  28. only one. Thus, feed the two output interferograms from the beam
  29. recombiner into the same specially designed clamped photon counter. The
  30. clamping, as in the Bohr-Einstein double-slit gedankenexperiment, assures
  31. the indistinguishablity of the interferograms in the transmitter
  32. measurement. This is a counter-example to the published proofs that
  33. unitarity prevents communication on the nonlocal quantum spin connection.
  34. The published proofs only apply if there is no quantum erasure of
  35. distinguishability of alternative Feynman histories of the transmitter
  36. photon in the connected photon pair. The design given here allows the
  37. cause to be in the future of the effect which may be the basic mechanism
  38. for the creation and purposeful evolution of what Fred Hoyle calls "the
  39. Intelligent Universe."
  40. -----------------------------------------------------------------------
  41.  
  42.  
  43. The back-to-back photon pair state used in real experiments is
  44.  
  45. |1,2> = [|1E>|2E> + |1O>|2O>]/sqrt2   (1)
  46.  
  47. in the bases (E,O) defined by the actual orientation of the transmitter
  48. calcite rhomb (which spatially splits the 2E path from the 2O path) when
  49. transmitter photon 2 locally interacts with it. The 2E path passes a
  50. variable phase plate which sends |2E> -> e^iphi(2)|2E> (phi(2) is the
  51. modulation variable for encoding the message). External reflection from a
  52. non-absorbing mirror gives an additional pi phase shift for a TE wave.
  53. The 2E path is then the I+ input to the transmitter beam recombiner. The
  54. 2O path passes a half-wave plate set at 45 degrees to the plane of
  55. polarization of O so that |2O> -> |2E> which is the I- input to the
  56. transmitter beam recombiner. It is physically obvious and elementary
  57. physics that the half-wave plate properly oriented rotates the plane of
  58. polarization by 90 degrees. This is "spin disentanglement" in which the
  59. half-wave plate quantum erases the polarization distinguishability for
  60. the alternative Feynman histories of the transmitter photon. The O+(O-)
  61. outputs of the recombiner are:
  62.  
  63. |O+> = [- re^iphi(2)|1E> + t|1O>]|2E>/sqrt2    (2a)
  64.  
  65. |O-> = [- te^iphi(2)|1E> + r|1O>]|2E>/sqrt2    (2b)
  66.  
  67. The transmitter beam recombiner quantum erases the spatial
  68. distinguishability for the alternative Feynman histories of the
  69. transmitter photon.
  70.  
  71. It is important to notice that the net nonlocal transformation in the
  72. spin space of the receiver photon 1 is unitary provided that the complex
  73. reflection r and transmission t transfer functions for the twin
  74. transmitter photon obey
  75.  
  76. r*r + t*t = 1        (3a)
  77.  
  78. r*t + rt* = 0        (3b)
  79.  
  80. This last equation implies that b = phi(r) - phi(t) = pi/2 as pointed out
  81. by Aephraim Steinberg and referee A of Physical Review Letters.
  82.  
  83. The transmitter geometry is such that we superpose |O+> and |O->
  84. coherently and constructively to get
  85.  
  86. |O+> + |O-> = {-[re^iphi(2)+te^iphi(2)]|1E> + [r+t]|1O>}|2E>/sqrt2
  87.  
  88.             = [r+t]{-e^iphi(2)|1E> + |1O>}|2E>/sqrt2    (4)
  89.  
  90. This superposition is automatically normalized to unity by the unitarity
  91. of equations (3a,b).
  92.  
  93.  
  94. The important observation is the [r+t] factor that has slipped out in
  95. front! Now project the receiver photon kets onto the actual base states
  96. (e,o) of the receiver crystal at the event of local detection of receiver
  97. photon 1 (where misalignment x is a nonlocal parameter x(1,2) i.e.,the
  98. angle between (E,O) and (e,o) at the two events in which each photon
  99. interacts with its crystal).
  100.  
  101. |1E> =  cos(x)|1e> + sin(x)|1o>   (5a)
  102.  
  103. |1O> = -sin(x)|1e> + cos(x)|1o>   (5b)
  104.  
  105. |O+> + |O-> = [r+t]{-e^iphi(2)(cos(x)|1e>+sin(x)|1o>)
  106.  
  107.             + (-sin(x)|1e> + cos(x)|1o>)}|2E>/sqrt2
  108.  
  109. = {[-e^iphi(2)cos(x)-sin(x)]|1e>
  110.  
  111. + [-e^iphi(2)sin(x)+cos(x)]|1o>}[r+t]|2E>/sqrt2  (6)
  112.  
  113. As already noted, unitarity of the lossless beam recombiner
  114. transformation
  115.  
  116. [r*+t*][r+t] = 1  (7)
  117.  
  118. So we can forget it.  It plays no further role. Together with
  119. orthogonality of the spin states <1E|1O> = 0,equation 7 implies that the
  120. probability to detect the single  transmitter counter is 1 (i.e., ideal
  121. case 100% efficiency). This is the big improvement of the new design over
  122. my earlier one. This design change was stimulated primarily by the
  123. remarks of Aephraim Steinberg a grad student in Ray Chiao's group at UCB,
  124. and also by Brian Josephson, Mike Gallis, Carlton Caves, and John Baez.
  125.  
  126. Therefore, the receiver count rates are:
  127.  
  128. p(1e) = {|[-e^iphi(2)cos(x)-sin(x)]|^2}/2
  129.  
  130.       = [1 + sin(2x(1,2))cos(phi(2))]/2   (8a)
  131.  
  132. p(1o) = {|[-e^iphi(2)sin(x)+cos(x)]|^2}/2 (8b)
  133.  
  134.       = [1 - sin(2x(1,2))cos(phi(2))]/2
  135.  
  136. p(1e) + p(1o) = 1  (9)
  137.  
  138. So probability is conserved locally on both sides of the device. The
  139. quantum connection signal is:
  140.  
  141. p(1e) - p(1o) = sin(2x(1,2))cos(phi(2))   (10)
  142.  
  143. In physical terms I am predicting that the receiver light will be
  144. polarized and that this polarization can be controlled by quantum action
  145. at-a-distance from the transmitter by changing the setting of the phase
  146. plate in the transmitter or by rotating the transmitter crystal. In the
  147. old experiments by Clauser and Aspect the receiver light is always
  148. unpolarized because there is no quantum erasure of both spin and space
  149. information for the transmitter photon.
  150.  
  151. The published proofs forbidding communication on the quantum spin
  152. connection are wrong. QED!
  153.  
  154.  
  155.  
  156.  
  157.  
  158.  
  159.  
  160.  
  161.  
  162.  
  163.