Experimentell undersökning av Bells olikhet för att utvärdera möjligheten att skapa en fysiklaboration

Abstract

Den här rapporten undersöker om det är möjligt för studenter att genomföra ett experiment som bryter mot Bells olikhet genom att använda polarisation hos sammanflätade fotoner som skapats i BBO-kristaller, inom en tidsram på upp till tre dagar. Som grund för bedömningen genomförde vi experimentet själva med inspiration från andra experimentuppställningar. Vi går igenom den historiska bakgrunden och teorin från EPR-paradoxen till experimenten som motbevisade Bells olikhet. Vi lägger också fram grunderna för spontan parametrisk nedkonvertering. Dessutom ges detaljerade instruktioner för hur man ställer upp experimentet. Våra resultat visar med en signifikansnivå på p = 2 ・ 10−5 att Bells olikhet (S < 2) bröts med ett uppmätt S-värde på 2,1577 ± 0,0379. Från vår metodanalys drar vi slutsatsen att det är osannolikt att fysikstudenter på kandidatnivå kan genomföra hela experimentet på tre dagar. Vi föreslår dock två alternativa laborationer baserade på delvis monterade uppställningar. Antingen kan studenterna optimera kvanttillståndet hos de inkommande fotonerna eller rikta in lasern och de optiska komponenterna. En annan möjlighet är att ge en demonstration eller genomföra en laboration om signalbehandling (koincidens) med hjälp av en färdigmonterad uppställning.