质子-质子对撞机上光子对的量子纠缠

双光子系统，其光子极化可在低能下测量，是理想的量子比特，并首次被用于演示量子纠缠。然而，由于目前高能对撞机上缺乏专用的偏振计，双光子系统的纠缠性质在高能前沿仍未得到充分探索。在高能前沿研究量子纠缠，其中粒子对撞机作为自然的相对论实验室，有助于我们更好地理解量子本质并寻找新物理。在这封信中，我们提出了一种在质子-质子对撞机上测量双光子系统纠缠的新方法。光子自旋分析能力源于跟踪器中发生的Bethe-Heitler过程，其中光子与原子核散射产生电子-正电子对，其联合角分布编码了双光子系统的极化。模拟结果表明，在HL-LHC条件下，Higgs $\to \gamma\gamma$过程中量子纠缠的统计显著性为$0.007\sigma$，而仅测量连续双光子过程$q\bar{q} \to \gamma\gamma$即可达到约$1.5\sigma$。