Состояние кошки, добавленное фотоном

Состояние котенка показывает гораздо более богатую интерференционную структуру

Арман (Arman), Прасанта К. Паниграхи (Prasanta K. Panigrahi), Индийский институт научного образования и исследований (Indian Institute of Science Education and Research), Гарги Тьяги (Gargi Tyagi), Университет Амити (Amity University), Индия, опубликовали работу "Состояние кошки, добавленное фотоном: структура фазового пространства и статистика" (Photon added cat state: phase space structure and statistics) в журнале "Письма об оптике" (Optics Letters), 46(5), 2021, с. 1177.

Широко известна игривая метафора Эрвина Шредингера о кошке, которая одновременно и мертва, и жива. Нобелевская премия по физике 1933. Кошка жива когда кто-то на нее смотрит. Идея продолжает развиваться в котятах. В статье индийских специалистов используются как CAT STATE - состояние кошки, так и KITTEN STATE - состояние котенка.

Когерентные состояния света имеют классическую природу и представлены локализованными гауссовскими волновыми пакетами с распределением фотонов, имеющим пуассоновский характер. Состояние кошки - суперпозиция двух когерентных состояний - хорошо известно из-за его эффективности в улавливании основополагающих аспектов квантовой механики, особенно в контексте вызванного измерениями коллапса волновой функции. Проявление квантовости в состоянии кошки минимально в том смысле, что четные и нечетные состояния кошки по сути четные и нечетные состояния в базисе осциллятора.

Разница четного и нечетного состояний кошки нашла широкое применение при проверке отклонения от исходного состояния из-за потери одного фотона. Состояние кошки возвращается к своей исходной форме после потери двух фотонов. Это привело к так называемому кошачьему коду, который устойчив к потере фотонов. Макроскопические квантовые состояния с непрерывной переменной были экспериментально реализованы и совсем недавно предложены на оптических платформах.

Авторы изучают синфазное состояние однофотонно-добавленной кошки (SPACS), чтобы исследовать вариации в распределении Вигнера. Ранее указывалось на эффективность кошек и более общие состояния котят в прецизионной метрологии. Небольшое изменение в любой из двух квадратур, удобно представленных как координата и импульс, делает эти состояния ортогональными и, следовательно, различимыми. Это происходит из-за субфурье-чувствительности (связанной с минимальным сдвигом частоты в частотно-временной области, приводящим к нулевому перекрытию с исходным состоянием) состояния кошки и суб-планковских структур (наименьшие масштабы, присутствующие в фазовом пространстве) в функции Вигнера состояния котенка. Состояние котенка показывает гораздо более богатую интерференционную структуру фазового пространства, что приводит к одновременной чувствительности смещения импульса.

Специалисты начинают с выделения структуры фазового пространства, возникающего в результате добавления фотонов. Затем исследуют измеримые эффекты добавления фотона в состояние четной кошки. Обнаружено, что добавление фотона приводит к сдвигу полосы на одну единицу в фазовом пространстве и делает функцию Вигнера отрицательной вначале. Затем изучают влияние добавления фотонов на состояние котенка. Показано, что суб-планковская структура в фазовом пространстве сдвигается по диагонали из-за добавления одного фотона. Это приводит к смене положений максимумов и минимумов, делая состояния ортогональными и, следовательно, различимыми.

Изменения в состоянии кошки и котенка после добавления фотона могут найти потенциальное использование в детектировании фотонов и прецизионной метрологии. Повышенная видимость суб-планковых структур после добавления фотона к состоянию котенка делает его более чувствительным к небольшим смещениям в фазовом пространстве и, следовательно, может найти применение в зондировании.

Стоит отметить, что суб-планковская структура и измерение слабых значений связаны между собой, поскольку оба они имеют интерферометрическое происхождение. Недавно суб-планковские структуры были продемонстрированы для состояний квантового гиперкуба, которые устойчивы к шуму. Вот до чего дело дошло.

Комментарий:

Шнобелевская премия - 1996 - физика

Премию по физике получил Р. Мэттьюз, университета Эстона (Англия), за работу «Падающий бутерброд, закон Мэрфи и мировые постоянные», посвященную тщательному исследованию закона Мэрфи и особенно проверке его следствия: бутерброд падает на землю маслом вниз
подробнее

Шнобелевская премия - 1999 - охрана среды

Материал пропитывается составом, содержащим ароматизатор, заключенный в микрокапсулы. Запах всегда различим, особенно когда человек двигается, малейшее движение разрушает часть микроскопических капсул с ароматизатором. Костюмы рассчитаны на 2-3 года носки
подробнее

Источник - пресса

Шнобель Процедура Пресса Анналы Архив Статьи Шнобелист