Herkömmliche optische Systeme sind (bestenfalls) beugungsbegrenzt . Aber so wie ich es verstehe, ist das ausschließlich darauf zurückzuführen, dass das Instrument die Eigenschaften der einfallenden Strahlung verändert – zB entsteht eine Airy-Scheibe nur, weil die Richtung des einfallenden Lichts durch irgendeine Art von Hindernis geändert wird.
Was ist mit (hypothetischen) Systemen, die die einfallende Strahlung beobachten, ohne ihre Eigenschaften zu verändern ? Ich spreche von der Art von Systemen, für die 2012 der Nobelpreis verliehen wurde (zerstörungsfreie Beobachtung von Quantensystemen).
In diesem Zusammenhang höre ich immer nur von Quantencomputern sprechen. Aber könnten diese Techniken zum Beispiel in einem Teleskop verwendet werden? Könnte ein solches Teleskop einzelne Sandkörner auf dem Mars beobachten, während es auf der Erdoberfläche steht und nicht größer als eine gewöhnliche Spiegelreflexkamera ist?
Angenommen, es gibt ein Gerät, das in der Lage ist, alle Eigenschaften aller Photonen im gesamten Lichtfeld zu bestimmen, das dem Instrument zu einem bestimmten Zeitpunkt zugänglich ist, bis zu den besten Grenzen, die die Quantenmechanik zulässt. Was ist die theoretische Grenze des Auflösungsvermögens für dieses Gerät?
Genauer gesagt, wie viele Informationen sind tatsächlich in einem Lichtfeld enthalten und wie viele dieser Informationen können theoretisch daraus extrahiert werden?
"Bis zu den Grenzen der Quantenmechanik".
Wenn ein Photon eine "Linse" (oder eine andere Eigenschaft des Geräts, die seine endliche Größe bestimmt - Sie sagten "nicht größer als eine gewöhnliche Spiegelreflexkamera") passiert, dann gibt es einen Punkt, an dem die Position des Photons bekannt ist innerhalb " - nämlich die Größe des Objektivs. Ich verwende ab hier Objektiv ohne Anführungszeichen ... es bestimmt die Größe Ihrer hypothetischen Maschine.
Nun sagt uns die Heisenbergsche Unschärferelation, dass wir den Impuls des Photons (in der Ebene der Linse) nicht mit unendlicher Genauigkeit kennen können:
Wenn Sie den horizontalen Impuls nicht mit unendlicher Genauigkeit kennen, können Sie die Richtung nicht mit unendlicher Genauigkeit kennen. Ich glaube, Sie werden feststellen, dass Sie, wenn Sie dieser Analyse folgen, zu einer sehr ähnlichen Auflösungsgrenze kommen, wie Sie sie von "konventioneller Beugung" erhalten. Keine Sandkörner auf dem Mars für dich ... es sei denn, du stehst schrecklich nahe.
Rody Oldenhuis
Floris