量化康普顿散射下湮灭光子对中的量子关联

该研究工作对正电子素衰变产生的511 keV光子对在连续康普顿散射过程中极化纠缠与量子相干性的演化进行了理论研究。研究从最大纠缠贝尔态出发,采用广义斯托克斯-缪勒形式推导了单次、两次和三次康普顿散射后的双光子密度矩阵,并明确考虑了极角和方位角散射几何构型。利用这一框架,该工作通过并发度(作为纠缠度量)和\(l_1\)-范数(作为相干度量)量化了量子关联的退化。研究结果表明,纠缠对散射几何高度敏感,在接近直角散射时消失,而量子相干性即使在纠缠完全消失的区域仍保持有限。这些发现为湮灭光子对中依赖于极化的退相干提供了统一描述,并阐明了纠缠与相干性在真实双光子相互作用中的不同作用。这些结果对量子增强型正电子发射断层扫描具有重要意义,并凸显了量子资源在散射主导介质中的持久性。
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提交arXiv: 2026-06-27 18:09

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