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Field deployable photonic quantum state tomography and CHSH game
Erim Cakmak
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physics
Betreuer*in
Philip Walther
Mitbetreuer*in
Lee Arthur Rozema
DOI
10.25365/thesis.78168
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-21094.50379.511826-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Seit Einstein, Podolsky und Rosen 1935 zum ersten Mal die Gültigkeit und Vollständigkeit der Quantentheorie in Bezug auf die lokale Realität in Frage gestellt haben, hatten viele Wissenschaftler damit zu kämpfen, die Essenz der Theorie, wie es Bell in seiner Veröffentlichung in 1964 gezeigt hatte, zu verstehen und zu akzeptieren. Insbesondere für Menschen ohne Physikkenntnisse kann das Verständnis des kontraintuitiven Bellschen Theorems eine große Schwierigkeit darstellen. In dieser Arbeit bauen wir ein Experiment auf, das vor Ort während einer Veranstaltung eingesetzt wird, und versuchen, das Bellsche Theorem anhand des CHSH-Spiels zu veranschaulichen, um die Menschen dazu zu bringen, die Theorie zu verstehen und sie zu motivieren, tiefer in das Thema einzugehen. Das CHSH-Spiel ist ein Experiment, bei dem zwei Spieler versuchen, ihre Ergebnisse nach bestimmten Regeln miteinander zu korrelieren. Ihre Erfolgsquote ist durch die klassische Physik begrenzt, kann aber durch Quantenverschränkung übertroffen werden, was die Implikationen des Bellschen Theorems auf intuitivere Weise veranschaulicht. Die Gewinnwahrscheinlichkeit von etwa 84% übersteigt das klassische Limit von 75% für das CHSH-Spiel, was den Erfolg des Bellschen Theorems zeigt. Um die Qualität und den Erfolg des Experiments zu sichern, wird zuvor eine Quantentomographie mit demselben Aufbau durchgeführt.
Abstract
(Englisch)
Since the very first time the validity and completeness of quantum theory, in regards of local realism, was questioned in 1935 by Einstein, Podolsky and Rosen, many scientists struggled with understanding and accepting the nature of it as shown in Bell’s paper in 1964. Especially for people without a physics background, understanding the counterintuitive Bell’s theorem may pose a great difficulty. In this work, we set up a field deployable experiment and attempt to show Bell’s theorem based on the CHSH game during an outreach event, to get people to understand the theory and motivate them to dig deeper. The CHSH game is an experiment in which two players try to correlate their outputs according to certain rules. Their success rate is limited by classical physics but can be surpassed using quantum entanglement, showing the implications of Bell’s theorem in a more intuitive way. The winning probability of around 84% exceeds the classical limit of 75% for the CHSH game, showing the success of Bell’s theorem. Also, to secure the quality and success of the experiment, quantum state tomography is performed beforehand using the same setup.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Quantenphysik CHSH Ungleichung CHSH Bellsche Theorem Bellsche Ungleichung CHSH Spiel Quantenoptik Quantentomographie Verschränkung
Schlagwörter
(Englisch)
quantum state tomography CHSH inequality CHSH game Bell inequality Bell's theorem quantum optics quantum phyics CHSH entanglement
Autor*innen
Erim Cakmak 
Haupttitel (Englisch)
Field deployable photonic quantum state tomography and CHSH game
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
43 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Philip Walther
Klassifikationen
33 Physik > 33.23 Quantenphysik ,
33 Physik > 33.38 Quantenoptik. nichtlineare Optik
AC Nummer
AC17488185
Utheses ID
75039
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |