論文の概要: Optimizing Entanglement and Bell Inequality Violation in Top Anti-Top Events
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.01672v1
- Date: Mon, 1 Jul 2024 18:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-03 19:42:31.580307
- Title: Optimizing Entanglement and Bell Inequality Violation in Top Anti-Top Events
- Title（参考訳）: トップTopイベントにおけるエンタングルメントとベル不平等違反の最適化
- Authors: Kun Cheng, Tao Han, Matthew Low,
- Abstract要約: スピン-スピン相関を対角化する基礎は,スピン相関,絡み合い,ベル不等式違反の最大化に最適であることを示す。
LHCと将来の$e+e-$コライダーのイベントにおいて,絡み合いやベルの不等式違反に対する感受性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.151248813215795
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A top quark and an anti-top quark produced together at colliders have correlated spins. These spins constitute a quantum state that can exhibit entanglement and violate Bell's inequality. In realistic collider experiments, most analyses allow the axes, as well the Lorentz frame to vary event-by-event, thus introducing a dependence on the choice of event-dependent basis leading us to adopt "fictitious states," rather than genuine quantum states. The basis dependence of fictitious states allows for an optimization procedure, which makes the usage of fictitious states advantageous in measuring entanglement and Bell inequality violation. In this work, we show analytically that the basis which diagonalizes the spin-spin correlations is optimal for maximizing spin correlations, entanglement, and Bell inequality violation. We show that the optimal basis is approximately the same as the fixed beam basis (or the rotated beam basis) near the $t\bar t$ production threshold, while it approaches the helicity basis far above threshold. Using this basis, we present the sensitivity for entanglement and Bell inequality violation in $t\bar t$ events at the LHC and a future $e^+e^-$ collider. Since observing Bell inequality violation appears to be quite challenging experimentally, and requires a large dataset in collider experiments, choosing the optimal basis is crucially important to observe Bell inequality violation. Our method and general approach are equally applicable to other systems beyond $t \bar t$, including interactions beyond the Standard Model.
- Abstract（参考訳）: 衝突器で一緒に生成されるトップクォークとアンチトップクォークは相関スピンを持つ。
これらのスピンは、絡み合いを示し、ベルの不等式に反する量子状態を構成する。
現実的なコライダー実験では、ほとんどの分析では、軸とローレンツのフレームはイベントごとに変化するので、イベント依存基底の選択に依存するため、真の量子状態ではなく「架空の状態」を採用することができる。
虚構状態の基底依存性は最適化手順を可能にし、虚構状態の使用は絡み合いの測定やベルの不等式違反に有利である。
本研究では,スピン-スピン相関を対角化する基底がスピン相関,絡み合い,ベル不等式違反の最大化に最適であることを示す。
最適基底は, 一定のビーム基底(あるいは回転ビーム基底)と, $t\bar t$生成しきい値付近でほぼ同じであり, 一方, ヘリシティ基底はより高いしきい値に近づいた。
そこで本研究では,LHCと将来の$e^+e^-$コライダーのイベントにおいて,絡み合いやベルの不等式違反に対する感受性を示す。
ベルの不等式違反を観測することは実験的には非常に困難であり、コライダー実験で大量のデータセットを必要とするため、ベルの不等式違反を観測するために最適な基準を選択することが極めて重要である。
我々の方法と一般的なアプローチは、標準モデル以外の相互作用を含む$t \bar t$を超える他のシステムにも等しく適用できる。
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