home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #26 / NN_1992_26.iso / spool / sci / physics / 18141 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-11-04  |  7.3 KB

  1. Path: sparky!uunet!ogicse!decwrl!pacbell.com!well!sarfatti
  2. From: sarfatti@well.sf.ca.us (Jack Sarfatti)
  3. Newsgroups: sci.physics
  4. Subject: Round 3 FTL Debate Sarfatti vs Ramsay
  5. Message-ID: <Bx8Cpu.LL@well.sf.ca.us>
  6. Date: 5 Nov 92 06:29:54 GMT
  7. Article-I.D.: well.Bx8Cpu.LL
  8. Sender: news@well.sf.ca.us
  9. Organization: Whole Earth 'Lectronic Link
  10. Lines: 167
  11.  
  12.  
  13. Round 3 The Great Superluminal Debate: Sarfatti vs. Ramsay
  14. Article 11172 (962 more) in sci.physics:
  15. From: ramsay@unixg.ubc.ca (Keith Ramsay)
  16. Subject: Re: "irreversible" beam splitter - correction
  17. Date: 5 Nov 1992 03:29:53 GMT
  18. Organization: University of British Columbia, Vancouver, B.C., Canada
  19. Lines: 45
  20. NNTP-Posting-Host: unixg.ubc.ca
  21. Summary: More Sarfatti stuff
  22.  
  23. -In article <Bx7Cot.4D7@well.sf.ca.us> sarfatti@well.sf.ca.us
  24. (Jack Sarfatti) writes:
  25. |I woke up this morning realizing that, of course, if the two beams into
  26. the splitter are coherent and 90 degrees out of phase then one output port
  27. will have no signal due to constructive interference because of extra 90
  28. degree shift of splitter. In this special circumstance splitter is not
  29. |"irreversible". But his trick can be used to get a single |h> in my
  30. |experiment.  Put a 90 degree shift phase plate in path of one output of
  31. |first recombiner then use second beamsplitter so that all of the signal
  32. |goes to only one counter.
  33.  
  34. Will it, in your experiment, really always be 90 degrees? Won't it
  35. rather have to be by an angle which will complement the phase shift
  36. introduced by your earlier phase plate, and hence prevent you from
  37. modulating the phase difference at the "transmitter"?
  38.  
  39. [Ramsay, I do not think that matters (not that I agree it is even true). I
  40. think we can throw away the beam splitter all together!
  41.  
  42. OK Ramsay- let me give a simpler more transparent (I hope) formal picture
  43. so that we can see just where the problem is.  Also, it solves the missing
  44. factor of 2 mystery.
  45.  
  46. Let the initial photon pair state be
  47.  
  48. |a,b> = {|a,e,+>|b,e,+> + |a,o,->|b,o,->}/sqrt2
  49.  
  50. e(o) = extraordinary (ordinary) space path of "transmitter" calcite
  51. +(-) linear polarization state relative to local basis specified by actual
  52. orientation of crystal at time photon locally interacts with it.
  53.  
  54. Note that the "entanglement" structure demands that action at a distance
  55. has already happened because we are in the basis (e(o)(+,-))defined by
  56. local interaction of transmitter photon a with transmitter crystal, but the
  57. faraway receiver photon b is nonlocally prepared in that same basis!  The
  58. basis (e'(o')(+',-')) of the receiver crystal that locally interacts with
  59. photon b analyses what the transmitter crystal prepared. That is a simple
  60. physical picture of the actually observed correlations (e.g., p(e+,e'+') =
  61. p(o-,o'-') = cos^2(theta)/2 etc.)
  62.  
  63. We must think of the spin basis (frame) as a kind of fiber frame attached
  64. to the space paths.  Thus, the e path has a (+,-) frame different from the
  65. o path (+.-) frame etc.
  66.  
  67. So for example, the action of the half-wave plate in the o (transmitter)
  68. path is the local off-diagonal unitary matrix acting in the spin fiber o-
  69. space that does|a,o+> -> |a,o-> AND  |a,o-> -> |a,o+>.  The fact that |a,b>
  70. does not have |a,o+> does not matter.  Similarly, the phase plate action is
  71. another diagonal local unitary matrix in the spin fiber e-space that does
  72. |a,e+(-)> -> e^iphi|a,e+(-)>.  Again |a,b> does not have |a,e->. Not
  73. realizing that there are two little spin fiber vector spaces attached to
  74. each space path has been a source of confusion about unitarity of the
  75. reversible dynamical time evolution in absence of irreversible measurement.
  76.  
  77. First consider the simplest possible "transmitter". Forget the half wave
  78. plate. Just use mirrors (assume zero external reflection phase shift) and
  79. dump both e and o beams into a single counter C. The process photon a hits
  80. C and it is counted is described by ket |C>.
  81.  
  82. C is an extended blob it is not a mathematical point. Kets can describe
  83. blobs, otherwise we could never see fringes of the form <PSI|x><x|PSI> at
  84. blob x on screen of double slit experiment.
  85.  
  86. The "counting" is an irreversible making of the record. It is a non-unitary
  87. process according to the Von-Neumann interpretation which I assume.
  88.  
  89. Let's be clear what is unitary reversible and what is non-unitary collapse!
  90.  
  91. The local actions of the phase plate and the half wave plate in different
  92. space paths e and o respectively are reversible unitary and they result in
  93. the "erasable" dynamical evolution:
  94.  
  95. |a,b> -> |a,b>' = {e^iphi|a,e,+>|b,e,+> + |a,o,+>|b,o,->}/sqrt2
  96.  
  97. Let's compute the nonlocal joint probability that receiver photon b is
  98. detected in state e'+' while its twin photon a is detected in counter C.
  99.  
  100. *Note, there is no other place but C for photon a to be detected! This is
  101. very important!  It is the main point of our disagreement I think.
  102.  
  103. The non-unitary irreversible double -measurement collapse is the Von-
  104. Neumann projection:
  105.  
  106. p(b,e'+'|a,C) ='<a,b|b,e'+'>|C><C|<b,e'+'|a,b>'
  107.  
  108. = |{e^iphi<C|a,e,+><b,e'+'|b,e,+> + <C|a,o,+><b,e'+'|b,o,->}/sqrt2|^@
  109.  
  110. <b,e'+'|b,e,+> = cos(theta)
  111.  
  112. <b,e'+'|b,o,-> = sin(theta)
  113.  
  114. Assuming "equal illumination" take special case
  115.  
  116. <C|a,e,+> = |C|e^iphi(e)
  117.  
  118. <C|a,o,+> = |C|e^iphi(o)
  119.  
  120. Therefore,
  121.  
  122. p(b,e'+'|a,C) =
  123.  
  124. |{e^iphi|C|e^iphi(e)cos(theta) + |C|e^iphi(o)sin(theta)}/sqrt2|^2
  125.  
  126. = |C|^2[1 + sin(2theta)cos(phi + phi(e) - phi(o))]/2
  127.  
  128. Similarly,
  129.  
  130. p(b,o'-'|a,C) = |C|^2[1 - sin(2theta)cos(phi + phi(e) - phi(o))]/2
  131.  
  132. The local response probability of ideal transmitter counter C detecting
  133. photon a is the sum of the above two nonlocal joint probabilities since the
  134. two possible detections of photon b are distinguishable (non-interfering)
  135. Feynman histories. Therefore,
  136.  
  137. p(a,C) = |C|^2 = 1
  138.  
  139. Now don't squawk that it has to be 1/2. It doesn't! The reason is subtle
  140. and we all missed it.  There is nothing non-unitary or contradictory in
  141. writing both
  142.  
  143. <C|a,e,+> = e^iphi(e)
  144.  
  145. <C|a,o,+> = e^iphi(o)
  146.  
  147. because |a,e,+> and |a,o,+> are kets in two different vector spaces which
  148. become indistinguishable upon measurement by C.  They are not orthogonal
  149. kets in the same vector space! We need not assume an innconsistent unitary
  150. evolution of two orthogonal kets into the same ket |C>.  All these two
  151. equations say is that if photon a is in path e (o) it will hit blob C with
  152. certainty!  That is very sensible and physical.
  153.  
  154. Since there is |C> and only |C>, and we do not invoke a unitary evolution
  155. of two orthogonal kets in the same space into it, the nonlocal joint
  156. probabilities are the same as the local receiver probabilities. So that,
  157. the quantum connection signal locally observable at the receiver end, with
  158. no comparison with transmitter counter data required, is
  159.  
  160. p(b,e',+') - p(b,o',-') = sin(2theta)cos(phi + phi(e) - phi(o))
  161.  
  162. The photo-current from a subtractor will be proportional to it.  This is
  163. best case.  Worst case is there are several classically distinct blobs so
  164. that phi(e) - phi(o) is a random variable.  When we make a classical
  165. statistical average <...> over the blobs suppose
  166.  
  167. <cos(phi + phi(e) - phi(o))> = 0
  168.  
  169. But then
  170.  
  171. <cos^2(phi + phi(e) - phi(o))> is not zero -but the phi dependence drops
  172. out at the receiver. Nevertheless the root mean square fluctuation of the
  173. receiver photo-current will be proportional to sin(2theta). Keep receiver
  174. crystal fixed and rotate transmitter crystal to see quantum connection
  175. signal!
  176.  
  177. Now I will go back and check to see if I can keep phi dependence in the
  178. fluctuations if I put back the beam splitter.
  179.