الحالات الكمومية للضوء
يؤدي تكميم المجال الكهرومغناطيسي إلى فوتونات وحالات مثل الضوء المتماسك، والعددي، والمضغوط، والمتشابك، والتي لا يوجد لها نظير كلاسيكي.
Definition
الحالات المتاحة للمجال الكهرومغناطيسي المكمم، والتي تتميز بتوزيعات عدد الفوتونات، وخصائص الترابط، والارتباطات الكمومية، بما في ذلك الحالات المتماسكة، والعددية، والمضغوطة، والمتشابكة.
Scope
يغطي هذا الموضوع الوصف الكمومي لمجال الضوء وحالاته. ويشمل تكميم أنماط المجال كمذبذبات توافقية، وحالات عدد الفوتونات (فوك)، والحالات المتماسكة التي تشبه الضوء الكلاسيكي إلى حد كبير، والحالات غير الكلاسيكية مثل الضوء المضغوط مع تقلبات مخفضة في أحد التربيعات، وأزواج الفوتونات المتشابكة. ويتناول إحصائيات الفوتونات والتمييز بين الضوء دون البواسوني، والبواسوني، وفوق البواسوني، ودالة الترابط من الرتبة الثانية، ومضاد التكتل كعلامة مميزة للفوتونات الفردية، ودور هذه الحالات في معلومات الكم والقياس الكمي.
Core questions
- كيف يتم تكميم المجال الكهرومغناطيسي إلى فوتونات؟
- ما الذي يميز الحالات المتماسكة، والعددية، والمضغوطة، والمتشابكة؟
- كيف تكشف إحصائيات الفوتونات عن الطبيعة الكمومية للضوء؟
- ما الذي يجعل حالة الضوء غير كلاسيكية؟
Key concepts
- تكميم المجال
- فوتون
- حالة متماسكة
- حالة عددية
- ضوء مضغوط
- فوتونات متشابكة
- مضاد تكتل الفوتونات
- ترابط من الرتبة الثانية
Key theories
- تكميم المجال وحالات عدد الفوتونات
- يتم تكميم كل نمط من أنماط المجال الكهرومغناطيسي كمذبذب توافقي تكون كميات إثارته فوتونات؛ تتميز حالات العدد بعدد فوتونات محدد، بينما الحالات المتماسكة هي تراكبات ذات أدنى عدم يقين تتصرف بشكل أقرب إلى الموجات الكلاسيكية.
- الضوء غير الكلاسيكي: الضغط والتشابك
- تعيد الحالات المضغوطة توزيع الضوضاء الكمومية إلى ما دون الحد القياسي في أحد التربيعات على حساب الآخر، وتتشارك أزواج الفوتونات المتشابكة في ارتباطات أقوى من أي مجالات كلاسيكية، مما يتيح القياس الكمي والمعلومات الكمومية.
Clinical relevance
يعد الضوء غير الكلاسيكي بتحسينات في التصوير والاستشعار الطبي الحيوي، حيث يمكن للضوء المضغوط دفع القياسات البصرية إلى ما دون حد الضوضاء الكلاسيكي، ويتم استكشاف الفوتونات المتشابكة للتصوير بجرعات منخفضة ودقة محسنة للعينات البيولوجية الحساسة.
History
أرست نظرية غلاوبر الكمومية للترابط البصري عام 1963، والتي حازت على جائزة نوبل في الفيزياء عام 2005، إطار عمل الحالات المتماسكة ودوال الارتباط المستخدمة لتصنيف الضوء. وطور ماندل وولف وآخرون الدراسة التجريبية لإحصائيات الفوتونات، وتلا ذلك توليد الضوء المضغوط والمتشابك في الثمانينيات.
Key figures
- Roy J. Glauber
- Leonard Mandel
- Emil Wolf
Related topics
Seminal works
- loudon2000
- glauber1963
Frequently asked questions
- ما هو الضوء المضغوط؟
- الضوء المضغوط هو حالة كمومية يتم فيها تقليل عدم اليقين في أحد تربيعات المجال إلى ما دون مستوى الفراغ المعتاد، على حساب زيادة عدم اليقين في التربيع المترافق، مما يسمح بإجراء قياسات بضوضاء أقل في المتغير المضغوط.
- كيف يمكن أن يكون الضوء متشابكًا؟
- تولد بعض العمليات غير الخطية أزواجًا من الفوتونات تكون خصائصها، مثل الاستقطاب أو وقت الوصول، مترابطة بطريقة لا يمكن تفسيرها بواسطة الحالات الكلاسيكية المستقلة، بحيث يؤدي قياس فوتون واحد إلى تقييد الفوتون الآخر على الفور.