Эффект Хонга

Эффектом Хонга — У — Мандела (англ. Hong-Ou-Mandel effect) называют эксперимент, подтверждающий квантовую природу света. В эксперименте показано, что неотличимость двух фотонов (принадлежность к частицам группы бозонов), испущенных от разных источников света с фоковской статистикой, приводит к увеличению контраста функции счета совпадений по сравнению с контрастом, получаемой от классических (пуассоновских) источников света. Результат эксперимента имеет важное значение для работ по созданию квантового компьютера, сетей связи с квантовым протоколом безопасности. Эксперимент был осуществлен в 1987 году^[1].

Эксперимент

Светоделитель в схеме совпадений

Работа светоделителя с разными источниками

Следуя работе^[2] можно показать, что вероятность одновременной регистрации фотона каждым детектором $~D_a$ и $~D_b$ в случае источника с фоковской $~P^{q}(x_a, x_b)$ и пуассоновской $~P^{cl}(x_a, x_b)$ статистикой определяются следующими выражениями:

фоковский источник — $~P^{q}(x_a, x_b) = {\frac{1}{2}} \eta^{2} E_{0}^{4} \left \{1-\cos \left [ \frac{2\pi (x_a-x_b)}{L} \right ] \right \}$

пуассоновский источник — $~P^{cl}(x_a, x_b) = {\frac{1}{4}} \eta^{2}\left\{ \left \langle {E_{0}^{4}} \right \rangle -2\left \langle E_{0}^{2} \right \rangle \cos \left [ \frac{2\pi (x_a-x_b)}{L} \right ] \right\}$, соответственно

здесь $\eta$ — эффективность приемников, $E_{0}^{2}$ — интенсивность падающих пучков.

При равенстве плечей $~x_a=x_b$ вероятность $~P^{q}(x_a, x_b)$ одновременной регистрации двух фотонов, излучаемых двумя независимыми фоковскими источниками (квантовый свет), равна нулю — то есть фотоны могут лишь парами прибывать на один из детекторов $~D_a$ и $~D_b$. В случае с пуассоновскими источниками (классический свет) эта вероятность $~P^{cl}(x_a, x_b)$ отлична от нуля.

Объяснение результатов эксперимента

Литература

1. ↑ Hong, C. K. (1987). «Measurement of subpicosecond time intervals between two photons by interference». Phys. Rev. Lett. 59 (18): 2044–2046. DOI:10.1103/PhysRevLett.59.2044. PMID 10035403. Bibcode: 1987PhRvL..59.2044H.
2. ↑ М. О. Скалли, М. С. Зубайри, Квантовая оптика, Москва, Физматлит, 2003 г. стр.110

Связать^?

На эту статью не ссылаются другие статьи Википедии. Пожалуйста, воспользуйтесь подсказкой и установите ссылки в соответствии с принятыми рекомендациями.