Efectul Hong-Wu-Mandela

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 2 noiembrie 2019; verificările necesită 3 modificări .

Efectul Hong-Ou-Mandel este un experiment care confirmă natura cuantică a luminii. Experimentul arată că indistinguirea a doi fotoni (aparținând particulelor grupului bozonic ) emiși din diferite surse de lumină cu statisticile Fock duce la o creștere a contrastului funcției de numărare a coincidențelor în comparație cu contrastul obținut din sursele de lumină clasice (Poisson). . Experimentul arată că ambii fotoni apar întotdeauna împreună pe unul dintre senzori. Rezultatul experimentului este important pentru crearea unui computer cuantic , rețele de comunicații cu un protocol de securitate cuantică. Experimentul a fost realizat în 1987 [1] .

Experiment

Funcționarea divizorului fasciculului cu surse diferite

Urmând [2] , se poate arăta că probabilitatea detectării simultane a unui foton de către fiecare detector în cazul unei surse cu statistici Fock și Poisson este determinată de următoarele expresii: $D_{a}$ $D_{b)$ $P^{q}(x_{a},x_{b})$ $P^{cl}(x_{a},x_{b})$

sursa fock - $P^{q}(x_{a},x_{b})={\frac {1}{2}}\eta ^{2}E_{0}^{4}\left\{1- \cos \left[{\frac {2\pi (x_{a}-x_{b})}{L}}\right]\right\}$

Sursa Poisson - , respectiv $P^{cl}(x_{a},x_{b})={\frac {1}{4}}\eta ^{2}\left\{\left\langle {E_{0}^ {4}}\right\rangle -2\left\langle E_{0}^{2}\right\rangle \cos \left[{\frac {2\pi (x_{a}-x_{b})} {L}}\dreapta]\dreapta\}$

aici este randamentul receptorului și este intensitatea fasciculelor incidente. $\eta$ $E_{{0}}^{{2}}$

Dacă brațele sunt egale , probabilitatea detectării simultane a doi fotoni emiși de două surse Fock independente (lumină cuantică) este egală cu zero - adică fotonii pot ajunge doar în perechi la unul dintre detectoare și . În cazul surselor Poisson (lumină clasică), această probabilitate este diferită de zero. $x_{a}=x_{b)$ $P^{q}(x_{a},x_{b})$ $D_{a}$ $D_{b)$ $P^{cl}(x_{a},x_{b})$

Explicația rezultatelor experimentale

În primul rând, trebuie să luăm în considerare 4 posibile traiectorii fotonice:

Conform diagramelor Feynman, opțiunile 2, 3 se anulează reciproc - arătând interferențe distructive - ceea ce duce la apariția efectului.

Literatură

↑ Hong, C.K.; Ou, ZY; Mandel, L. Măsurarea intervalelor de timp subpicosecunde între doi fotoni prin interferență // Phys . Rev. Lett. : jurnal. - 1987. - Vol. 59 , nr. 18 . - P. 2044-2046 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.59.2044 . — Cod . — PMID 10035403 .
↑ M. O. Scully, M. S. Zubayri, Optica cuantică, Moscova, Fizmatlit, 2003 p.110