DTU inviterer gymnasieelever og andet godtfolk til at lave kvanteeksperimenter

I 1982 gennemførte den franske fysiker Alain Aspect et eksperiment, der afgjorde en fundamental strid om tolkningen af kvantefysik mellem Niels Bohr og Albert Einstein tilbage fra 1930’erne.

Alain Aspect har tidligere til Ingeniøren berettet, at det tog ham mange år at opbygge sit banebrydende eksperiment.

Læs også: Vinder af Niels Bohr-medalje anede ikke, hvad hans berømte eksperiment ville vise

Alain Aspect: Jeg er selvlært inden for kvantemekanik, som jeg studerede ud fra en lærebog. Det var måske heldigt, for så undgik jeg at blive belært eller hjernevasket af datidens professorer om, hvordan kvantemekanikken skulle forstås.

I dag er håndtering af kvantetilstande blevet hverdag i laboratorierne, og eksperter jonglerer med meget mere komplicerede opstillinger, end det var muligt for 30 år siden.

Så simpelt er hel e systemet. Bell-testen gennemføres med delene placeret på den venstre stålplade, som omfatter en fotonkilde og to detektorer med polarisationsfiltre. Kilden kan reguleres, så den enten udsender entanglede fotoner eller uafhængige fotoner. Detektorerne kan roteres, så de måler forskellige polarisationsretninger. Stålpladen til højre indeholder et optisk interferometer, der kan bruges til andre kvanteeksperimenter. Illustration: Jens Ramskov
Et kig ned i fotonkilden. Laseren udsender blåt lys med en bølgelængde på 405 nm. I en ulineær krystal omdannes en foton ved 405 nm til to fotoner med en bølgelængde på 810 nm (infrarødt lys). Illustration: Jens Ramskov

Den teknologiske udvikling har også gjort det muligt for det tyske firma Qutools at lave en simpel udgave af Alain Aspects eksperiment - en såkaldt entanglement demonstrator, så alle nu har adgang til entanglement og kan kan gennemføre samme måling.

»DTU Fysik har med støtte fra Lundbeckfonden investeret i fem eksemplarer af dette udstyr til en samlet pris af ca. en million kroner,« fortæller postdoc Ulrich Busk Hoff, som har stået for etableringen af et nyt Quantum Lab ved Nanoteket, som er undervisningslaboratoriet ved DTU Fysik.

Gymnasier og Folkeuniversitetet

Ulrich Busk Hoff, der selv tidligere var lærer ved Ishøj Gymnasium, før han blev forsker inden for kvantefysik, er nu klar til at byde gymnasieelever og deres lærere velkomne i kvantelaboratoriet.

»Allerede i november og december får vi besøg af en håndfuld gymnasieelever, der skal skrive deres SRP (den store opgave i 3G, red.) om kvantefysik,« siger Ulrich Busk Hoff.

Men andre får også chancen. Efter nytår udbyder han sammen med Folkeuniversitetet et kursus i kvantefysik, hvor deltagerne også selv får lejlighed til at udføre Alain Aspects eksperiment, så de kan se, om de kan komme frem til samme resultat.

»Vores ønske med Quantum Lab er at gøre kvantefysikken til allemandseje og udbrede kendskabet til de fascinerende fænomener, der er grundlaget for udviklingen af moderne kvanteteknologier,« siger Ulrich Busk Hoff.

Med det nye udstyr er det nemlig muligt at teste begrebet entanglement eller sammenfiltrede kvantetilstande og den 'spøgelsesagtige virkning', det medfører over store afstande, for at bruge Einsteins ord.

Niels Bohr holdt på, at kvantemekanikkens regler påbød, at kvanteobjekterne tilstande først defineres i måleøjeblikket, og at de ikke er bestemt af ‘skjulte variable’, som Einstein hævdede, var tilfældet.

John Bell beskrev en måde til at afgøre tvisten

Det var i 1930’erne en diskussion, som var baseret på tankeeksperimenter.

I 1964 viste den nordirske fysiker John Bell, at der for alle teorier, baseret på skjulte variable, er en øvre grænse for korrelationerne mellem to partikler, og at denne grænse er lavere end kvantemekanikken foreskriver. Det banede vejen for at afgøre striden eksperimentelt, og det var så blot at vente på, at nogen tog sig sammen til at gennemføre eksperimentet

Denne korrelationstest kan udtrykkes ved en ulighed, som i dag kaldes ‘Bells ulighed’.

I eksperimenterne på DTU benyttes en variant af Bells ulighed, som kaldes CHSH-uligheden opkaldt efter de fire fysikere, som beskrev den i 1969.

Resultatet af målingen af Bells ulighed gennemført den 31. oktober af Ulrich Busk Hoff og Jens Ramskov. Illustration: Jens Ramskov

Bells ulighed i denne variant er udtrykket S < 2. Hvis Bells ulighed er overholdt, kan der i princippet findes en teori med skjulte variable, der kan forklare målingerne, og Einstein ville havde ret i, at kvantemekanikken ikke var en komplet teori.

Hvis Bells ulighed er brudt, kan ingen sådanne teorier være rigtige, og Bohr ville have ret i, at der ikke kan findes en skjult determinisme bag kvantefysikken.

Kvantemekanikken giver en øvre grænse på S= 2√2 = 2,8.

Under et besøg i Quantum Lab havde jeg selv lejlighed til at gennemføre eksperimentet.

Resultatet var S=2,624. Bohrs tolkning er stadig den rigtige. Det er ikke overraskende, men nu har jeg set det med egne øjne.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Der er mange problemer med Bell's ulighed - søges på nettet under "loopholes" i Bells ulighed, dukker mange op. Den kan ikke bruges til et bevis.

Selve uligheden, er naturligvis korrekt. Men kun under de antagelser som der er. Og antagelserne kan ikke holde.

F.eks. så behøver antallet af lokale variable, ikke at være begrænset til et endeligt antal. Det kan godt være et uendeligt antal, og endda flere dimensioner af uendelige antal. Med uendelige antal, menes her f.eks. en funktion. Indenfor fysikken er det meget sjældent, at vi møder et endeligt antal variable. Det plejer at være felter, bølger, og andre funktioner, eventuelt flerdimensionale, og i nogle tilfælde kan de vekselvirke med hinanden.

Jeg har på nuværende tidspunkt ikke set et troværdigt eksperiment, der har kunnet bevise noget.

Enhver detektor har desuden mange egenskaber - f.eks. vil den kunne acumulere en bestemt frekvens (atomare svingningskredse), den opsamler en ladning (igen summerer), og hvornår den afgiver en impuls, er et resultat af de forrige hændelser. Der findes således ingen detektor, der bare giver en impuls fra sig, når der kommer en "kvant" til den. En detektor, er en kompliceret komponent, der påvirkes af en historie før kvantet.

  • 0
  • 1

Jeg har nu tjekket databladet for maskinen, og den er som de fleste andre en "fup maskine", der indeholder digital elektronik som manipulerer resultatet. De tør stadigt ikke give resultatet ud, uden at behandle det, så det svarer til det ønskede.

Det er faktisk meget simpelt. Man skal have nogle fotoceller, så der kan detekteres tilstanden ved de to detektorer. Det kræver mindst 4 fotoceller. Disse fotocellers impuls skal detekteres præcist, og tidspunktet noteres. Dette skal logges på en harddisk, og det er datagrundlaget, som de studerende skal have lov at studere - det som er ekstremt vigtigt, er at de studerende får lov at lave den integrerede coincidence logic unit selv. Den må ikke være i produktet! Den skal de studerende selv skrive i software. Derfor, er nødvendigt med præcis detektion af tidspunkt for sensorerne og intet andet. Det er nemlig denne logiske enhed, som fortolker resultatet. Og fortolkning af fysiske resultater, uden at lægge fakta på bordet, har vi ikke brug for. Det er en fup unit.

Hvis de studerende ser resultatet, uden denne logiske enhed, og ser tidspunktet som data detekteres - så vil de forstå hvad der sker.

Man kan få meget ud af, at analysere dataene. Denne fornøjelse forsvinder totalt, når det gøres i apparatet. Og det gør apparatet totalt utroværdig. De kunne ligeså godt skrive et skilt på, "tro på mig", og ikke andet. Det er ikke brugbart, og ej troværdig.

  • 0
  • 1

Jeg er selv tvivlsom til resultatet, men min link har et besynderligt resultat: I menuen vælges entanglement, og der viser det sig at der er coincidens uanset vinklen, blot den er den samme for A og B. Det ser mærkeligt ud sammenlignet med tilfældet uden entanglement. (Altså parrene har kun een og samme polarisering) At så entanglement kun opstår når du parvis laver fotoner der tilfældigt kan være vandret eller lodret polariseret er også mærkeligt. Jeg kan ikke gennemskue det.

  • 1
  • 1

Jeg er selv tvivlsom til resultatet, men min link har et besynderligt resultat: I menuen vælges entanglement, og der viser det sig at der er coincidens uanset vinklen, blot den er den samme for A og B. Det ser mærkeligt ud sammenlignet med tilfældet uden entanglement. (Altså parrene har kun een og samme polarisering) At så entanglement kun opstår når du parvis laver fotoner der tilfældigt kan være vandret eller lodret polariseret er også mærkeligt. Jeg kan ikke gennemskue det.

Det er en udmærket link du har - den viser netop det, som jeg vil have du skal måle med apparatet: Det reelle fysiske resultat, hvor du også ser støjen. Et apparat der "fortolker" resultatet med en indbygget coincidence logic unit dur ikke, for du får ingen fornemmelse af hvad der måles. Du får bare et covarians svar - men har ingen begreb om, hvordan det er udregnet.

Skal maskinen kunne bruges til noget - så er vigtigt, at man kan få de rå måledata ud af maskinen. Gerne så præcis som muligt. Det skal være muligt at se, om fotonerne kommer samtidigt, og om samtidigt overhovedet findes.

I Bell's ulighed kommer fotonerne så vidt jeg kan se samtidigt. Der er ikke taget højde for, at de nogen gange er meget tæt på hinanden, og andre gange langt fra hinanden. I den virkelige verden, er der oftest en kontinuert strøm af fotoner, og "parringen" er et valg, der gøres matematisk. Det er ved denne parring, at konklusionen opstår. Hvis apparatet gør denne parring, så får de studerende ikke lov at lave konklusionen - og så er det et dårligt apparat. At apparatet kan gøre konklusion er ok - men kun, hvis den også kan spytte data ud, så de studerende selv regner covariansen ud, og ser hvordan data i virkeligheden forholder sig, før de "manipuleres".

Når jeg kalder det manipulering, så er det fordi, at det at beregne covariansen svarer til et filter, hvor du udvælger data, på baggrund af andre data. Du sammenholder to datastrømme. Vi anvender noget lignende når vi laver en fotocelle - så sammenholder vi oplysninger om, hvornår og hvordan lyset udsendes, med det vi modtager, og derved kan vi filtrere omgivelsernes lys fra. Imidlertid er vigtigt at forstå, når det som filtreres fra, faktisk har betydning. Og det har det i kvantemekanik, hvis man skal forstå det som foregår. Ellers, tror man, at der sendes fotoner ud, en for en, og de rammer detektorerne parvis, på eksakt samme tidspunkt. I så fald, så kan vi måske godt bruge Bell's argumenter til et eller andet - for det er den virkelighed, som beskrives. Men, hvad så, når det ikke forholder sig sådan? Når fotonerne er en konstant strøm, hvor du ikke kan sige hvor en foton er? Når dine detektorer, ikke detekterer de parrede fotoner samtidigt? Og du laver en beregning, hvor du justerer et vindue, hvor du vælger at vil se om der kommer fotoner, når der kommer fotoner på den anden detektor? Eller, laver andre former for beregninger. For ønsker du, at se om fotonerne kommer eksakt ens, så vil der komme meget få resultater ud. Fordi, at du sortere det meste fra. Vi kan så diskutere hvad tab er - ok, måske, så er der ingen tab i vores eksperiment. Men vi har sorteret langt de fleste fotoner fra, fordi vi ikke ønsker at vide af dem.

Nogle eksperimenter, er ligeså tåbelige, som at forklare man har 100% detektionssandsynlighed. Men, man kan med blotte øje se, at lyset end ikke rammer detektoren. Altså, hvad sker der med de fotoner, der dumper i covariansen? Får de bare lov, at slå det frie valg om? Og er der et tab, hvis man vælger fotoner fra, fordi de ikke kommer samtidigt nok?

Få nogen ægte måledata ud af maskinen. Fjern den indbyggede "conclusion logic" unit. Og mål data. Så vil det være en meget fin maskine, hvor de studerende også har en opgave bagefter - nemlig, at selv beregne på data.

  • 0
  • 0

Skal maskinen kunne bruges til noget - så er vigtigt, at man kan få de rå måledata ud af maskinen. Gerne så præcis som muligt. Det skal være muligt at se, om fotonerne kommer samtidigt, og om samtidigt overhovedet findes.

Det er jeg enig i, men har du nogle kommentarer til "entanglement". Indtil jeg læste om det i denne link, troede jeg at det blot drejede sig om at lave to fotoner samtidig med given polarisationssammenhæng. En enkelt krystalskive laver fotonpar med samme polarisation (f.eks vandret eller lodret givet af krystalskivens akse) og parvis lidt forskellig udbredelsesretning. Det er lidt uklart om det altid er sådan, eller om enkelte fotoner også kan dannes. I alle fald er det en forsvindende del at pumpefotonerne der bliver til fotonpar. Dette giver dog ikke entanglement. Til det formål adderes en krystalskive drejet 90 grader, så den nye skive også danner fotonpar polariseret på tværs af den første skives. Først med disse to ortogonale fotongeneratorer observerer man mærkværdighederne! Er hunden begravet her? Og hvor lugter det af tryllekunst. (Ingenting her, ingenting der...) Alle vil bevise at det er mærkeligt, og mærkeligt ser det ud, men .. Det kunne være skægt selv at have fingre i apparatet og måle resultatet fra detektorerne med kritiske øjne.

  • 2
  • 0

Alle vil bevise at det er mærkeligt, og mærkeligt ser det ud, men .. Det kunne være skægt selv at have fingre i apparatet og måle resultatet fra detektorerne med kritiske øjne.

Ja, jeg er helt enig. Ikke mindst fordi, at de fleste artikler jeg læser mangler de data som vil kunne forklare noget. De viser kun resultatet efter databehandling, og kommer med konklusionen - en gang kunne det måske begrundes, fordi antallet af måledata vil være for stort til at trykke i en artikel. I dag, er intet problem at distribuere mange megabyges via nettet - så man kan meget nemt vedlægge de fysiske data til artikler - uden dem, mener jeg ikke artikler er troværdige. For at vurdere data er nødvendigt at have output fra alle 4 detektorer, og tidspunktet for disse outputs. Vi må ikke fjerne baggrundsstøjen - den er også del af resultatet. Rådata er det væsentligste kildemateriale, og absolut nødvendigt, hvis artiklerne skal vurderes og bruges af andre.

Du kan selv eksperimentere med polarisationsfiltre, og se hvordan polariseret lys moduleres med sinus/cosinus til vinklen mellem filtrene. Sjovt er det også, at f.eks. lægge to filtre så du udslukker lyset - og så placere en tredje polarisationsfilter mellem de to og se effekten på lyset, når der drejes på denne. Tilsyneladende, kan det tredje polarisationsfilter "dreje" lysets polarisation. At eksperimentere med enkelt-fotoner, tror jeg ikke man kan gøre i sin egen kælder.

  • 0
  • 0

Tilsyneladende, kan det tredje polarisationsfilter "dreje" lysets polarisation

Den er skæg, og af og til forklares det med noget kvantehalløj. Det er dog enkelt, for et sådan filter opløser det indkommende efter filterets retning, og det der kommer igennem har filterets polarisation. Det sidste er væsentligt.

En anden pudsighed er halvbølgepladen, som kan dreje polariseringen. Den baseres på lidt forskellig hastighed afhængig af polariseringen, så den skal være så tyk at der bliver 1/2 bølgelængdes forskel hen gennem pladen for de to polariseringer (tykkelse i mm størrelse). Spørgsmålet er så hvor lang en foton er, og om en foton kan opløses i to polarisationer (hver af dem mindre i energi) for så at forenes igen til en hel foton med den rigtige energi og ny polarisering.

  • 1
  • 0

Spørgsmålet er så hvor lang en foton er, og om en foton kan opløses i to polarisationer (hver af dem mindre i energi) for så at forenes igen til en hel foton med den rigtige energi og ny polarisering.

Hvis du bruger en puls-laser, kan du sikre dig, at dine fotoner ikke er lange. Du kan måle den længde som de kan interferere over, med sig selv, med en opstilling. En foton kan godt være længere end den længde som den kan interferere over - ingen siger, at en foton altid kan interferere med sig selv. Fotoner der laves med en god laser, og herefter dæmpes så foton strømmen kommer ned på enkelt-foton rate, kan godt være meget lange. De kan gøres længere ved at sende dem igennem et filter, der sortere for korte fotoner fra. Vi kan jo måle længden af fotonens interferens evne, og derfor også sortere korte fra. Vil vi have lange fotoner, er det bedre at bruge alt energien til at sortere dårlige fra, end til at absorbere dem ned til foton rate.

Og jeg mener også, at man kan forbedre dem, ved at sende dem igennem et ulineært materiale - derved er ikke samme energitab, som når de sorteres fra, da fotonerne påvirker sig selv, til at blive længere. Dette skulle også fungere for enkelt fotoner - men de skal være lange nok, til at samme foton kan nå tilbage igen, og frem igen, hvor den vekselvirker med sig selv tidligere, og via det ulineære materiale påvirker dens bølger til at blive renere. Inden sådan et filter kan bruges, skal den derfor være meget god til at starte med. Normalt vil den løbe rundt mange gange, før den til sidst kommer ud. Desto længere tid den bruger på at løbe rundt, desto længere bliver den.

Om en god foton er en ultra kort foton, eller en mega lang foton, afhænger helt af forsøget, og hvad du vil vise. Så fotoner skal reelt skabes til at vise det man vil. Nogle gange er en god foton en ultra kort en, som fungerer som partikel. Og andre gange, er det en ultra lang, der kan interferere med sig selv over stor afstand. Lange fotoner har meget lav støj.

I nogle tilfælde, kan du måle fotonens interferens villighed ved at tælle antallet af interferens striber i dobbeltspalte eksperimentet.

Jeg ved ikke, om du kan gøre det med at splitte fotoner i to polarisationer, og forene dem igen. Jeg har på fornemmelsen at der (nemt) går noget information tabt, så jeg tror ikke det i praksis er muligt at "genskabe" en foton. Men, det lyder som et meget interessant forsøg. Har du referencer til nogen der har forsøgt?

Hvis man mener, at man har "delt" fotonen i en vandret og lodret polariseret, så kan man også forsøge at sætte et lodret og vandret polarisationsfilter ind, og sikre sig den ikke påvirker.

  • 0
  • 1

En anden pudsighed er halvbølgepladen, som kan dreje polariseringen. Den baseres på lidt forskellig hastighed afhængig af polariseringen, så den skal være så tyk at der bliver 1/2 bølgelængdes forskel hen gennem pladen for de to polariseringer (tykkelse i mm størrelse). Spørgsmålet er så hvor lang en foton er, og om en foton kan opløses i to polarisationer (hver af dem mindre i energi) for så at forenes igen til en hel foton med den rigtige energi og ny polarisering.

At det fungerer, er der ingen tvivl om - hvis du har en ældre lommeregner, kan du tage displayet ud og fjerne aluminiums foliet. Normalt er to polarisationsfiltre - en på hver side af LCD displayet, og de er drejet 90% i forhold til hinanden, så der ikke slipper lys igennem. Når LCD displayet stikkes ind imellem, så drejer den lysets polarisering, og alt lys går igennem. En spænding over LCD displayet, forhindrer lyset drejes, så det bliver sort. Hvor meget polarisationen drejes afhænger af LCD displayets tykkelse - sætter du flere efter hinanden, kan du observere hvordan tykkelsen påvirker. Du kan også prøve at trykke på LCD displayet og se om der er effekt. Og endeligt kan du prøve at anbringe LCD displayet skråt - så vil vejen gennem displayet blive større, og vinklen ændres. Er LCD displayet tykkere, bliver det desuden mere følsom overfor en spændingspåvirkning, da rotationen bliver større (flere gange), og rotationen tilbage til upåvirket kan styres af den påtrykte spænding. Der er ved et LCD display ikke direkte nogen bølgelængde afhængighed - lyset drejes en bestemt vinkel, afhængigt af tykkelsen. Polarisationsfiltrene har lidt bølgelængdeafhængighed, og udslukker ikke helt blåt lys, fordi at bølgelængden er kort.

  • 0
  • 0

Ser man på skærmbilledet fra apparatet, ser det jo stærkt overbevisende ud: https://ing.dk/sites/ing/files/qutools_maa...

Men, bemærk at alt det som sker er behandlet matematisk, før det vises. Apparatet laver de beregninger, og de parringer af fotonerne, som de studerende skulle have lavet. Der mangler lige en udprintningsfunktion, så den også laver rapporten. Dog tror jeg også der er tænkt på det - der er en "save" funktion. Så mon ikke, det bare er at trykke save data, og så er øvelse, rapport, og kvantemekanikken redet. Stærk overbevisende...

Hvis apparatet reelt skal kunne overbevise en fremtidig fysikker, så skal de data der gemmes være rådata. Og efter at have set det hele fungere på skærmen, så må de studerende hjem og regne på det, og komme til resultatet. Ikke noget "snyd" med at udregne noget i apparatet - for at gøre arbejdet nemmere for de studerende, og for at rede kvantemekanikken. Det skal være muligt at også se støjen, også med laseren slukket efter eksperimentet er udført. Og de studerende skal kunne se resultatet for hver detektering på de 4 detektorer med stempling af et præcist tidspunktet (gerne nanosekunder eller picosekunder).

Med "farvede data", hvor rådata ikke tør offentliggøres, står kvantemekanikken bestemt med et troværdighedsproblem.

  • 0
  • 1

Jeg er selv tvivlsom til resultatet, men min link har et besynderligt resultat: I menuen vælges entanglement, og der viser det sig at der er coincidens uanset vinklen, blot den er den samme for A og B. Det ser mærkeligt ud sammenlignet med tilfældet uden entanglement. (Altså parrene har kun een og samme polarisering) At så entanglement kun opstår når du parvis laver fotoner der tilfældigt kan være vandret eller lodret polariseret er også mærkeligt. Jeg kan ikke gennemskue det.

Jeg syntes det er en meget god side du har fundet - her er også muligt at se resultaterne. Faktisk, tror jeg siden er bedre til at få forståelse af, end den "kasse" der henvises til i artiklen. Så måske bør de studerende læse op på siden først, og lave eksperimenter med kassen bagefter.

Indtil nu har jeg ikke været hele siden igennem, og jeg har ikke fundet eksperimentet du henviser til, hvor man selv kan indstille vinklen mellem detektorerne, og se de enkelte events - altså det som svarer til Bell's test eksperiment.

Det eneste som undrer mig på siden er, at jeg ikke kan se nogen detektor støj. Der burde være nogle få "klik" ind imellem, der ikke relatere til noget, på grund af støjen. Er støjen også Entangled? De skriver der er 4% fejl, så måske har jeg ikke ventet længe nok.

Umiddelbart vil jeg forvente flere fejl på grund af støj.

Jeg syntes også, at afstanden mellem pulserne virker en smule konstant, nærmest som om at fotonerne sendes ud med konstant afstand. Det virker lidt underligt, da jeg går ud fra, det er en stokastisk process der udsender fotonerne. Jeg vil blive skidebange, hvis det var en geigertæller i rummet, med dette resultat. Det vil ikke se tilfældig nok ud, og formentligt vil rummet være ramt af pulser af stråling, sendt med konstant afstand.

Det sjoveste vil være, hvis siden viste forsøg, der var optaget i virkeligheden - inkluderende de fejl som måtte være på grund af detektor støj.

På billederne ser nærmest ud som om, at eksperimenterne er lavet "uisoleret" - dvs. at der kan være en del problemer med isoleringen. Når man laver følsom elektronik, så er det et meget alvorligt problem (kender ikke så meget til optiske forsøg), men indenfor elektronik har vi altid problemer. Følsomme ting - også detektorer - forstyrrer hinanden, uden ordentlig indkapsling. De kommunikerer via fælles forbindelser såsom strømmen. De forstyrres af fælles støjkilder. Og laver jeg en stereo forstærker, så er stor risiko for - hvis jeg ikke sørger for ordentlig isolering, at det jeg siger i den ene kanal, også kommer ud af den anden - dog begrænset amplitude. Og der kan også være støj fra f.eks. switch mode forsyninger. Når der opsamles ladninger på kondensatorer, så medfører støjen at ladninger der opsamles på to kondensatorer koordineres. Der bliver tendens til, at når værdierne er meget tæt på hinanden, så vil de følges ad. Tager man f.eks. to oscillatorer, så vil de frekvens mæssig ofte falde i hak, og de påvirker hinandens frekvens en ganske lille smule. Det skyldes krydstale mellem oscillatorerne. Isolerer man dem godt, og de får eget batteri, og stilles med stor afstand fra hinanden, så opstår ikke disse underlige effekter, eller de reduceres, da de så isoleres bedre. Jeg kunne forestille mig, at man også optisk behøver ligeså strenge krav til isolation som indenfor elektronik. Vi kender f.eks. til stimuleret emission i lasere. Dette svarer meget til det vi kender indenfor elektronik. En lille støjpuls, kan medføre en lavineeffekt, der påvirker resultatet. Og synkroniserer resultatet. Det sker ofte når ulinearitet indblandes. Ganske små detaljer i form af støj, kan efter min opfattelse betyde meget for forsøget, fordi at støjen f.eks. kan medføre en synkronisering i et ulinært materiale.

Har vi således to detektorer (kondensatorer), der har opsamlet mange ladninger, så de spændingen er lige på vippen til at komme op på tærskelniveauet - så er det ofte støj der medfører hvornår de skal "flyde over" og giver output fra sig. Dette trigger hinanden, så detektorerne ofte giver output fra sig samtidigt. En ganske lille fælles støj, fra switch mode forsyninger, fælles støj fordi de kommunikerer via strømforsyningen, eller fælles støj, der bare ramler ind i form af radiobølger, medfører altid det.

Det kan f.eks. være fælles støj, der påvirker de to detektorer - og det kan både være elektronisk støj - og optisk støj tror jeg. Optisk støj, kan f.eks. være spredt lys i rummet, der rammer begge detektorer - her passer frekvensen endog, med det som detektoren er lavet til. Elektronisk støj, kan være alt fra radiobølger, switch-mode støj, til krydstale kommunikation f.eks. via radiobølger, eller ledninger. I nogle tilfælde, kan elektronisk støj gå i laseren, og medføre at der opstår små "klumper" i lyset. Jeg forventer, at sådanne "klumper" fejlagtigt vil kunne tolkes som fotoner i nogle tilfælde.

Jeg har derfor mistro til eksperimentet, hvis det virkeligt ikke er isoleret bedre end der vises på billederne. Det var ikke gået, hvis det var elektronik.

Fælles støj, der kommer fra en kilde, der er lige lang væk fra detektorerne, kan i øvrigt medføre, at man fejlagtigt tror at data overføres med overlyshastighed. Mens, at det i virkeligheden er tale om, at aflæsningen trigges af en fælles støjfaktor, der kommer samtidigt. En sådan faktor, skubber måske ikke aflæsningen meget, men det er meget sandsynligt, at den kan skubbe den så meget, at resultatet kan fejltolkes, hvis det ikke er over meget stor afstand. Er det over stor afstand, bliver naturligvis mere usandsynligt, at der er påvirkning fra fælles støjkilde - med mindre der skulle eksistere "global rumstøj".

  • 0
  • 0

http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de...

Kan du forklare, hvor jeg finder eksperimentet, hvor der er lamper på de 4 detektorer, så jeg kan se de enkelte detektioner, og justere vinkel mellem detektorerne (eller dreje lyset) - svarende til Bell's test? Altså, så det er simpelt at se hvad der sker med øjet?

Har endnu ikke fundet eksperimentet, som du henviser til.

Jeg vil også meget gerne have en afbryderarm ind, så jeg kan afbryde strålen til de enkelte detektorer, og strålen før polarisations spritteren.

  • 0
  • 0

Jeg har nu haft tid til, at se http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de... igennem.

Igen - desværre - så tør de ikke offentliggøre målingerne, ved 22.5 grader, som er Bell's test eksperiment.

Det er meget sjovt. De har et eksempel, hvor der er lysdiode på detektorerne, og hvor vinklen er 0 grader. Heller ikke et problem med 45 grader og 90 grader at angive måledata. Dog, kan sættes tvivl ved resultatets korrekthed, da der f.eks. ikke ses nogen mørkestøj, eller anden støj for detektoren. Og der ses heller ikke nogen forsinkelse i data mellem de to detektorer.

Men, ved 22.5 grader - der har de også et eksperiment. Men pludseligt forsvinder lysdioden på detektorerne, og der er ingen måledata. Hvad sker der mon ved 22.5 grader, siden lysdiode og måledata pludseligt er væk?

Vil en simpel lysdiode på detektorerne påvirke resultatet?

Påvirkes måledata først hvis nogen kigger på lysdioden? I hvert fald, har de fjernet lysdioden der angiver et kvant fra detektoren, ved Bell's test vinkel.

Vil en opsamling af signalet fra detektorerne - og mulighed for at at kunne downloade rådata påvirke resultatet?

Vil resultatet påvirkes, når måledata downloades, når de ses, eller når der udregnes på dem?

Et er sikkert. Ved 22.5 grader, er lysdioden sunket ind i kassen, og måledata uoplyste. Præcist som i det meste andet litteratur, der er fuld af sikre konklusioner Dem, der er sikre i resultatet, tør IKKE offentliggøre opsamlede rådata. Der oplyses kun beregnede såkaldte coincidence, uden at rådata for beregningerne er offentliggjort. Formentligt fordi, at beregningen er manipuleret, forsøget aldrig er gjort, eller måledata fysisk ikke eksisterer.

På kassen gymnasieeleverne tilbydes er der præcist samme problem. Ingen direkte outputs fra de 4 fotoceller så det er muligt at tilslutte dataopsamlingsudstyr. Og ingen muligheder for at downloade rådata med præcist tidspunkt fra detektorerne - findes rå måledata ikke?

Jeg syntes, at det mest mærkelige i kvantemekanik, er fraværet af rå måledata.

Jeg vil opfordre til, at man tager en af kasserne, borer 4 huller i med en slagboremaskine, og sætter nogle BNC stik på, der får signalet fra de 4 detektorer direkte. Og at der sættes måleudstyr på BNC stikkene, der detekterer signalet, og det præcise tidspunkt, f.eks. med opløsning på ca. 1ns eller bedre. Resultatet opsamles, og gives til de studerende - og måske offentliggøres på nettet. Digitale signaler, kan man nemt få en opløsning på, på langt under 1ns, med moderne udstyr.

  • 0
  • 0

Jeg vil godt henvise til wikipedia:

https://en.wikipedia.org/wiki/Bell_test_ex...

Her er også beskrevet loopholes i Bell's test eksperiment, og jeg håber, at denne side giver et bedre, og mere nuanceret billede af virkeligheden.

Et af problemerne er påstulaten om, at teorier med lokale variable ikke kan følge samme kurve som kvantemekanikken. Dette er en lodret løgn. Det er korrekt - men kun for 100% tabsfrie systemer. Der skal ikke meget tab til, før kvantemekanikkens kurve følges. Med tab skal her forstås tab i forhold til den mængde lys som laseren udsender. Det vil sige, at hvis en stor del af fotonerne sorteres fra, fordi de betragtes som støj - altså hvis de ikke ankommer samtidigt - så er dette også tab. Dette tab, er nok i sig selv. Kun hvis der er nul tab, er korrekt at kvantemekanikkens kurve ikke følges. Det viser sig, at kurven går fra de lokale variables kurve, og over i kvantemekanikkens kurve, afhængigt af hvor stor tab der pålægges, ved lokale variable teorien. Dette forsøger man dog at ikke gøre opmærksom på. Trekantkurven for lokale variables teori er således løgn - men ikke løgn, for lokale variables teorier, der er 100% tabsfrie. Så vidt jeg husker, skal tabet ikke være særligt stor, før det stort set resultater i kvantemekanikkens resultater, hvis du anvender lokale variable teorier, hvor der er tab, f.eks. på grund af mørkestråling, og fotoner der sorteres fra, fordi der ikke kan findes en parret foton (altså, de kommer ikke samtidigt). Ved de lokale variables teori med tab, beregnes det ud fra det totale fotoner udsendt fra laseren ukorelleret, incl. mørkestrålingen, sammenholdt med de detekterede par.

  • 0
  • 0

Ved de lokale variables teori med tab, beregnes det ud fra det totale fotoner udsendt fra laseren ukorelleret, incl. mørkestrålingen, sammenholdt med de detekterede par.

Det skal bemærkes, at det også er et krav, at der er fuld absorbtion af energien ved detekteringen. Altså, at det ikke må påvirke intensiteten ved Bob hvis vi sætter en sort arm ind, og absorberer alle fotoner ved Alice. Skal forsøget gøres ordentligt, skal vi have en sådan mulighed, for at forhindre enhver refleksion, og vi skal kunne detektere upåvirket reaktion hos Bob med og uden absorptions armen, da der ellers skal tages hensyn til refleksioner.

Bruges lokale variables teori, og holder det ikke med absorptionen - altså at der er refleksion, så skal der tages højde til denne refleksion, hvor energien så føres tilbage til krystallet/laseren af et spejl. Det gør, at systemet er mere kompliceret at beskrive, når det indeholder spejlende effekt, men det er ikke et problem for lokale variabel teorier, såfremt der tages hensyn til spejle og spejlende effekter i systemet. Fordelen ved lokale variable teorierne er, at det er nemmere at tage hensyn til lysets hastighed og dermed informationers hastighed. At de udelukker kvantemekanikken er forkert. Der eksisterer ingen Bell test, der kan afgøre tvisten uden falske forudsætninger, som f.eks. at teorierne med lokale variable ikke må have tab og spejle, mens kvantemekanikken har tab og spejle. Lokale variable teorier kan ikke modbevises, når de er med tab, og modellen af forsøget, tager hensyn til refleksionerne.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten