Observation of quantum entanglement in top-quark pairs using the ATLAS detector
Notice bibliographique
Résumé
Entanglement is a key feature of quantum mechanics$^{1–3}$, with applications in fields such as metrology, cryptography, quantum information and quantum computation$^{4–8}$. It has been observed in a wide variety of systems and length scales, ranging from the microscopic$^{9–13}$ to the macroscopic$^{14–16}$. However, entanglement remains largely unexplored at the highest accessible energy scales. Here we report the highest-energy observation of entanglement, in top–antitop quark events produced at the Large Hadron Collider, using a proton–proton collision dataset with a centre-of-mass energy of √s = 13 TeV and an integrated luminosity of 140 inverse femtobarns (fb)$^{−1}$ recorded with the ATLAS experiment. Spin entanglement is detected from the measurement of a single observable D, inferred from the angle between the charged leptons in their parent top- and antitop-quark rest frames. The observable is measured in a narrow interval around the top–antitop quark production threshold, at which the entanglement detection is expected to be significant. It is reported in a fiducial phase space defined with stable particles to minimize the uncertainties that stem from the limitations of the Monte Carlo event generators and the parton shower model in modelling top-quark pair production. The entanglement marker is measured to be D = −0.537 ± 0.002 (stat.) ± 0.019 (syst.) for $340\,{\rm{GeV}} < {m}_{t\bar{t}} < 380\,{\rm{GeV}}$. The observed result is more than five standard deviations from a scenario without entanglement and hence constitutes the first observation of entanglement in a pair of quarks and the highest-energy observation of entanglement so far.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».