Рождение квантовой голографии

21.04.2011 Наука и жизнь

В первый раз взята голограмма одиночного фотона, которая разрешит изучать его наиболее значимую квантовую чёрта – волновую функцию.

Оптики физического факультета Варшавского университета взяли первую в истории голограмму одиночного фотона, что ранее считалось неосуществимым. Она разрешила следить за «формой» фотона – его квантовой волновой функцией. Об этом опыте, говорит статья в издании Nature Photonics.

 

Голограмма одиночного фотона: реконструированная из измерений (слева) и теоретически предсказанная (справа). (Изображение: FUW) Исследователи за собственной установкой (Изображение: FUW, Grzegorz Krzyzewski) Схема опыта. Фотоны с плоским фронтом продемонстрированы комплектом прямых штрихов, фотоны с искривленным фронтом продемонстрированы комплектом изогнутых штрихов.‹ ›

Волновая функция – главное понятие в квантовой механике. Информация о ней разрешает выстроить модель квантового объекта. В частности квадрат ее модуля является распределениемвозможности нахождения частицы в определенном состоянии.Рождение квантовой голографии

Не обращая внимания на то, что квантовая механика на данный момент обширно употребляется и за сто лет многократно проверена с громадной точностью, физики все еще не в состоянии совсем сообщить: волновая функция – это легко эргономичный математический инструмент, либо что-то настоящее. Быть может, эта работа прольет новый свет на эту проблему.

Пространственная структура фотона воображает громадной интерес для изучений в области квантовой связи, вычислений, опытах по запутанности фотонов и многих вторых. Но до сих пор не было несложного экспериментального способа получения информации о фазе волновой функции фотона. Фотография для данной цели не годится, потому, что фиксирует лишь интенсивность света.

В отличие от нее голограмма разрешает зарегистрировать и фазу волны. Для простой голограммы содержащая данные волна, к примеру, отраженная от трехмерного объекта, складывается с опорной волной. В случае если источники света когерентны, другими словами имеют длину волны и постоянную фазу, то образуется сложная устойчивая  картина линий горбов и впадин (интерференционная картина).

В случае если полученное изображение осветить лучом опорной волны, то восстанавливается исходная структура информационной волны, и возможно заметить объемное изображение объекта.

Создание голограммы одиночного фотона до недавнего времени считалось неосуществимым. Для получения полноценной картины нужно было зафиксировать пара отдельных фотонов с однообразными особенностями, а на практике их фаза неизменно непостоянна. Тогда исследователи перешли к квантовой интерференции, в которой употребляются приобретаемые благодаря сотрудничеству волновых функций неразличимые фотоны.

Опыт, совершённый на созданной исследователями установке, основан на создании двух однообразных фотонов с разной поляризацией и плоскими фронтами. Электрические поля фотонов колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Отражение от изогнутой линзы искривляет фронт одного из фотонов, делая его «малоизвестным».

Для понимания терминов возможно представить волны на воде. Прямые валы волн, накатывающиеся на берег, соответствуют плоскому фронту. Круги на воде от упавшего камня иллюстрируют искривленный фронт.

Повторив измерение пара раз, исследователи взяли интерференционное изображение, соответствующее голограмме малоизвестного фотона. Оно возможно использовано для фазы и полного восстановления амплитуды волновой функции малоизвестного фотона.

Исследователи сохраняют надежду, что их работа даст в руки физикам инструмент для изучения квантовых явлений, в особенности, в случае если в будущем они смогут применять подобный способ для воссоздания волновых функций более сложных квантовых объектов, таких как атомы.

По данным Варшавского университета

 

Создатель: Алексей Понятов

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

Параллельный мирНас нетРаботает квантовая голограмма


Похожие статьи, которые вам понравятся: