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Einstein-Podolsky-Rosen Paradox and Quantum Entanglement at Subnucleonic Scales.
Physical Review Letters ( IF 8.6 ) Pub Date : 2020-02-14 , DOI: 10.1103/physrevlett.124.062001
Zhoudunming Tu 1 , Dmitri E Kharzeev 2, 3 , Thomas Ullrich 1, 4
Affiliation  

In 1935, Einstein, Podolsky, and Rosen (EPR) formulated an apparent paradox of quantum theory [Phys. Rev. 47, 777 (1935)PHRVAO0031-899X10.1103/PhysRev.47.777]. They considered two quantum systems that were initially allowed to interact and were then later separated. A measurement of a physical observable performed on one system then had to have an immediate effect on the conjugate observable in the other system-even if the systems were causally disconnected. The authors viewed this as a clear indication of the inconsistency of quantum mechanics. In the parton model of the nucleon formulated by Bjorken, Feynman, and Gribov, the partons (quarks and gluons) are viewed by an external hard probe as independent. The standard argument is that, inside the nucleon boosted to an infinite-momentum frame, the parton probed by a virtual photon with virtuality Q is causally disconnected from the rest of the nucleon during the hard interaction. Yet, the parton and the rest of the nucleon have to form a color-singlet state due to color confinement and so have to be in strongly correlated quantum states-we thus encounter the EPR paradox at the subnucleonic scale. In this Letter, we propose a resolution of this paradox based on the quantum entanglement of partons. We devise an experimental test of entanglement and carry it out using data on proton-proton collisions from the Large Hadron Collider. Our results provide a strong direct indication of quantum entanglement at subnucleonic scales.

中文翻译:

爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论和亚核子尺度上的量子纠缠。

1935年,爱因斯坦,波多尔斯基和罗森(EPR)提出了量子理论的一个明显悖论[Phys。Rev.47,777(1935)PHRVAO0031-899X10.1103 / PhysRev.47.777]。他们考虑了两个最初允许相互作用并随后分离的量子系统。在一个系统上进行的物理可观测值的测量必须立即对在另一个系统中可观测的共轭物产生影响,即使这些系统因果关系已断开连接。作者认为这清楚地表明了量子力学的不一致。在Bjorken,Feynman和Gribov制定的核子的parton模型中,外部硬探针将partons(夸克和胶子)视为独立的。标准论点是,在提升到无限动量框架的核子内部,具有虚拟性Q的虚拟光子探测的部分在硬相互作用期间因果关系与子核的其余部分断开。然而,由于色域的限制,部分子和其余的核子必须形成色单态,因此必须处于强相关的量子态,因此我们在亚核子级遇到了EPR悖论。在这封信中,我们提出了一种基于partons量子纠缠的悖论的解决方案。我们设计了一个纠缠实验,并使用大型强子对撞机的质子-质子碰撞数据进行了纠缠。我们的结果为亚核子级量子纠缠提供了强有力的直接指示。由于色域的限制,部分子和其他核子必须形成色单态,因此必须处于强相关的量子态,因此我们在亚核子级遇到了EPR悖论。在这封信中,我们提出了一种基于partons量子纠缠的悖论的解决方案。我们设计了一个纠缠实验,并使用大型强子对撞机的质子-质子碰撞数据进行了纠缠。我们的结果为亚核子级量子纠缠提供了强有力的直接指示。由于色域的限制,部分子和其他核子必须形成色单态,因此必须处于强相关的量子态,因此我们在亚核子级遇到了EPR悖论。在这封信中,我们提出了一种基于partons量子纠缠的悖论的解决方案。我们设计了一个纠缠实验,并使用大型强子对撞机的质子-质子碰撞数据进行了纠缠。我们的结果为亚核子级量子纠缠提供了强有力的直接指示。我们设计了一个纠缠实验,并使用大型强子对撞机的质子-质子碰撞数据进行了纠缠。我们的结果为亚核子级量子纠缠提供了强有力的直接指示。我们设计了一个纠缠实验,并使用大型强子对撞机的质子-质子碰撞数据进行了纠缠。我们的结果为亚核子级量子纠缠提供了强有力的直接指示。
更新日期:2020-02-14
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