Hier geht es um einen auf ScienceMag veröffentlichten Artikel: Non-Destructive Detection of an Optical Photon . Ich habe keinen Zugriff auf den Volltext, aber Sie können eine kurze Transkription unter diesem Link sehen .
Im Grunde besagt es, dass ein Photon in einem anderen System eine Phasenverschiebung verursacht. Diese Phasenverschiebung kann erkannt werden und ändert die Photoneneigenschaften wie Frequenz (Pulsform) und Polarisation nicht.
Wie kann das wahr sein? Ich dachte, dass ein Photon, um eine Veränderung in einem System zu bewirken, etwas Energie verlieren muss, die auf den Detektor übertragen wird. Was vermisse ich?
Die Zusammenfassung dieses Papiers erwähnt die Vernichtung der zuvor gemessenen Photonen, wo sie jetzt nicht vollständig konserviert, aber nicht vollständig vernichtet werden. Weiter unten erwähnen sie die Überlebenswahrscheinlichkeit, und ohne Zugang zum gesamten Artikel kann ich nur mutmaßen, aber ich würde so weit gehen zu sagen, dass sie es sind, was bedeutet, dass nicht ALLE ihrer Photonen erhalten bleiben. Bisher nur 66%. Sie erwähnen dann die Optimierung dieser Nummer.
Ihr Messgerät ist im Grunde ein einzelnes Atom in überlagerter Form. Es wird eine ziemlich kleine Menge an Energie erfordern, um es in einen bestimmten Zustand zu versetzen. Ich denke möglicherweise an Bestellungen unterhalb der Photonenenergie, die sie auf das oben erwähnte Atom abfeuern. Wenn sie ihr Experiment wirklich so durchführen, dann lassen sie dieses Photon nicht wirklich genau gleich. Es interagiert mit der reflektierenden Oberfläche. Es interagiert mit dem Atom und ändert die Richtung seines Impulses, wenn es reflektiert wird. All diese Prozesse finden nicht ohne Energieübertragung statt. Es scheint, dass dieses Team nur übertreibt, was es tun kann, um den Kopf des Abstrakten zu erreichen, und die Einschränkungen später einfließen lässt.
Die einfache Antwort ist, dass ein Quantenzustand mehrere Variablen (Freiheitsgrade) hat. Wenn Sie also nur eine davon messen und die anderen unverändert lassen, dann erkennen Sie das Photon, ändern seinen Zustand, zerstören es aber nicht vollständig. das sagen sie in der Einleitung
Zweitens kann die zerstörungsfreie Detektion als Vorbote dienen, der die Anwesenheit eines Photons signalisiert, ohne seine anderen Freiheitsgrade wie seine zeitliche Form oder seine Polarisation zu beeinträchtigen.
Sehen Sie sich den vollständigen Artikel in arxiv an
Ich weiß jetzt nichts über dieses System, aber ich hatte einen Vortrag über ein ähnliches Gerät zur zerstörungsfreien Messung. Sie fangen ein Photon in einem Hohlraum ein und bringen ein Atom dazu, sich durch den Hohlraum zu bewegen. Werfen Sie den destruktiven Interferenzpunkt nach rechts (dort, wo das Photon eine geringe Veränderung hat, so wenig zu zerstören, dass es zerstört wird). Sie täuschen Lügen im Atom vor. Wenn sich dieses Atom bewegt, entsteht ein Feld mit bestimmten Frequenzen. Es beginnt mit dem Umschalten zwischen einem Masse- und einem Ausgangszustand. Wenn jedoch ein solcher Zeitraum genau zeitlich festgelegt ist, erfährt er eine sogenannte Halbtortenverschiebung, bei der nur die Phase und nicht der Zustand gewechselt wird. Wenn sich der Hohlraum bewegt, wenn es ein Photon gibt, kann das Feld dieses Photons dieselbe halbe Tortenverschiebung verursachen, ohne dem Atom Energie zu geben oder zu entziehen. diese Verschiebung kann dann gemessen werden.
Es gibt elastische Streuung, bei der nur die Richtung geändert wird, der Impuls erhalten bleibt und die Energie erhalten bleibt.
Es gibt elastische Streuung von Photonen :
Bei der Thomson-Streuung wechselwirkt ein Photon mit Elektronen.
Thomson-Streuung ist die elastische Streuung elektromagnetischer Strahlung an einem freien geladenen Teilchen, wie sie vom klassischen Elektromagnetismus beschrieben wird. Es ist nur die niederenergetische Grenze der Compton-Streuung: Die kinetische Energie der Teilchen und die Photonenfrequenz sind vor und nach der Streuung gleich. Diese Grenze gilt, solange die Photonenenergie viel kleiner ist als die Massenenergie des Teilchens: nu sehr viel kleiner als mc^2/h .
Bei der Rayleigh-Streuung dringt ein Photon in ein Medium ein, das aus Teilchen besteht, deren Größe viel kleiner ist als die Wellenlänge des einfallenden Photons. Bei diesem Streuprozess bleibt die Energie (und damit die Wellenlänge) des einfallenden Photons erhalten und es ändert sich lediglich seine Richtung. Die Streuintensität ist dabei proportional zur vierten Potenz der reziproken Wellenlänge des einfallenden Photons.
Ohne das Experiment gelesen zu haben, würde ich es als eine Nutzung der elastischen Streuung von Photonen betrachten, die Phasen beinhalten sollte, da sich die Richtungen einzelner Photonen bei der elastischen Streuung ändern.
Trimok