Rajojen rikkominen: Kvanttikoherenssi klassisissa valojärjestelmissä

Luisianan yliopiston kvanttitutkijat paljastavat klassisessa valossa piilotettuja kvanttikäyttäytymisiä, jotka voivat tehdä kvanttitekniikoista vankkoja

Klassisen ja kvanttifysiikan välisen rajan ymmärtäminen on pitkään ollut tieteen keskeinen kysymys. Vaikka lämpövalokenttiä on perinteisesti pidetty klassisina, tiimi pirstoi nämä kentät pienempiin monifotonisiin alijärjestelmiin. Yllättäen klassisen valonlähteen sisältä paljastui kvanttikoherenssin ominaisuuksia, kuten hiukkasten interferenssi, jollaista aiemmin luultiin ainutlaatuiseksi vain kvanttijärjestelmille.

Käyttämällä pitkälle kehitettyä tekniikkaa, johon sisältyi fotonien määrän erottava ilmaisu ja orbitaaliset kulmamomenttimittaukset (OAM), tutkijat projisoivat klassisen pseudotermisen valokentän eristettyihin monifotonialajärjestelmiin. He havaitsivat kaksi vastakkaista käyttäytymistä:

1. Klassinen koherenssi: Useimmat osajärjestelmät käyttäytyivät ennustettavasti perinteisen klassisen optiikan mukaisesti.

2. Kvanttikoherenssi: Pienemmässä osajoukossa esiintyi kvantti-interferenssin kuvioita, jotka olivat samanlaisia kuin lomittuneissa fotonijärjestelmissä havaitut ilmiöt.

"Tämä löytö osoittaa, että jopa klassisessa järjestelmässä on piilotettu kvanttidynamiikka", sanoi professori Chenglong You, tutkimuksen johtava kirjoittaja. "Olemme paljastaneet uusia mekanismeja kvanttijärjestelmien eristämiseksi, mikä voisi johtaa vankempiin kvanttiteknologioihin."

Kyky poimia kvanttikäyttäytymistä klassisista järjestelmistä tarjoaa uusia mahdollisuuksia kehittyneiden kvanttitekniikoiden kehittämiseen. Kvanttikuvauksesta aina kvanttitehostetuille antureille tämä työ tarjoaa perustavanlaatuisen alustan dekoherenssin lieventämiseen ja kvanttiominaisuuksien käyttöön ottoon avoimissa järjestelmissä.

Löydökset korostavat universaalia kvanttikäyttäytymistä monikappaleisissa järjestelmissä, joissa on laajat sovellukset, mukaan lukien kondensoituneen aineen fysiikka ja kvanttitietotiede. Jatkossa tämä alusta voisi olla tärkeä skaalautuvien kvanttitekniikoiden suunnittelussa huoneenlämpötilassa.

Lisäksi tutkijat uskovat, että heidän löytönsä paljastavat monikappaleisten järjestelmien yleismaailmallisia ominaisuuksia, jotka ovat merkityksellisiä erilaisille aloille tiiviin aineen fysiikasta ydinfysiikkaan.

Tutkimus tehtiin yhteistyössä Louisiana State Universityn ja Universidad Nacional Autónoma de Méxicon tutkijoiden johdolla.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttitutkalle uutta ulottuvuutta

Huonelämpöistä suprafluorenssia