Почему одинаковые фотоны выходят в один порт, а не случайно?

Для симметричного светоделителя 50/50 две амплитуды «по одному фотону в каждый выход» деструктивно интерферируют, когда фотоны неразличимы по всем степеням свободы. Выживают только амплитуды одного порта, поэтому совпадения при δτ = 0 исчезают. Различимые фотоны этой отмены не дают и дают P_c = ½.

Что означает видимость V < 1?

V = 1 — идеальная неразличимость и полный провал до нуля совпадений (в идеале). Частичное несовпадение по поляризации, спектру или времени уменьшает V, и дно провала становится ½(1−V), а не нулём. Неглубокий провал часто ошибочно читают как «нет интерференции», хотя это просто уменьшенное перекрытие.

Доказывает ли интерференция Хонга–У–Манделя, что фотоны — бозоны?

Провал — бозонная сигнатура двухчастичной интерференции на светоделителе; фермионы в аналогичном опыте дали бы пик антигруппировки. Гауссовы и лоренцевы кривые кодируют временное перекрытие для фотонов, а не полный полевой вывод статистики Бозе.

Интерференция Хонга–У–Манделя

Q: Что означает видимость V < 1?

V = 1 — идеальная неразличимость и полный провал до нуля совпадений (в идеале). Частичное несовпадение по поляризации, спектру или времени уменьшает V, и дно провала становится ½(1−V), а не нулём. Неглубокий провал часто ошибочно читают как «нет интерференции», хотя это просто уменьшенное перекрытие.

Q: Доказывает ли интерференция Хонга–У–Манделя, что фотоны — бозоны?

Провал — бозонная сигнатура двухчастичной интерференции на светоделителе; фермионы в аналогичном опыте дали бы пик антигруппировки. Гауссовы и лоренцевы кривые кодируют временное перекрытие для фотонов, а не полный полевой вывод статистики Бозе.

Два неразличимых фотона входят в разные порты светоделителя 50/50 и собираются в один выход: вероятность совпадений P_c(δτ) = ½(1 − V·exp(−(δτ/τ_c)²)). Видимость V — мера неразличимости.

О модели

Интерференция Хонга–У–Манделя: два неразличимых фотона входят в разные порты светоделителя 50/50 и выходят в один порт. Вероятность совпадений от относительной задержки: P_c(δτ) = ½(1 − V exp(−(δτ/τ_c)²)) для гауссова временного перекрытия (есть и лоренцева форма). При δτ = 0 совпадения проваливаются; видимость V измеряет неразличимость. Светоделитель без потерь и сбалансирован, учитывается одна задержка; многофотонное загрязнение, спектральная фильтрация сверх формы линии и темновые отсчёты не входят. Частичная различимость заполняет провал.

Для кого: Лаборатории и курсы квантовой оптики: двухфотонная интерференция, источники пар фотонов и квантовая информация.

Ключевые понятия

интерференция Хонга–У–Манделя
двухфотонная интерференция
светоделитель
неразличимость
провал совпадений
группировка фотонов

Как это работает

Два фотона на светоделителе 50/50: амплитуды «по одному в каждый выход» гасят друг друга, если частицы неразличимы, поэтому при δτ = 0 вероятность совпадений P_c = ½(1 − V). Гауссово (или лоренцево) перекрытие задаёт ширину провала τ_c. На экране кривая P_c(δτ) и накопление совпадений; V < 1 поднимает дно провала.

Часто задаваемые вопросы

Почему одинаковые фотоны выходят в один порт, а не случайно?: Для симметричного светоделителя 50/50 две амплитуды «по одному фотону в каждый выход» деструктивно интерферируют, когда фотоны неразличимы по всем степеням свободы. Выживают только амплитуды одного порта, поэтому совпадения при δτ = 0 исчезают. Различимые фотоны этой отмены не дают и дают P_c = ½.
Что означает видимость V < 1?: V = 1 — идеальная неразличимость и полный провал до нуля совпадений (в идеале). Частичное несовпадение по поляризации, спектру или времени уменьшает V, и дно провала становится ½(1−V), а не нулём. Неглубокий провал часто ошибочно читают как «нет интерференции», хотя это просто уменьшенное перекрытие.
Доказывает ли интерференция Хонга–У–Манделя, что фотоны — бозоны?: Провал — бозонная сигнатура двухчастичной интерференции на светоделителе; фермионы в аналогичном опыте дали бы пик антигруппировки. Гауссовы и лоренцевы кривые кодируют временное перекрытие для фотонов, а не полный полевой вывод статистики Бозе.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 65 в «Химия».

Вся категория →

НовоеУниверситет / научные

Последовательный опыт Штерна–Герлаха

Запустить симулятор

Два прибора Штерна–Герлаха: вероятность «вверх» на втором равна cos²(θ/2) или sin²(θ/2) после фильтра |±z⟩.

НовоеШкольные

Опыт Штерна–Герлаха

Запустить симулятор

Пучок атомов серебра в неоднородном магнитном поле: две компоненты, S_z = ±ℏ/2.

НовоеУниверситет / научные

Неравенство Белла CHSH

Запустить симулятор

Монте-Карло для синглета |Ψ⁻⟩ на четырёх углах (a, a′, b, b′): оценка Ŝ стремится к границе Цирельсона 2√2 ≈ 2,828 при канонических углах Белла и нарушает локально-реалистический предел |S| ≤ 2.

НовоеУниверситет / научные

Функция Вигнера

Запустить симулятор

Квазивероятность W(x, p) в фазовом пространстве для гауссова одномодового состояния: когерентное |α⟩, смещённое сжатое D(α)S(ξ)|0⟩ и тепловое. Эллипс 1σ поворачивается на половину фазы сжатия и сжимается ниже вакуумного предела по одной квадратуре.

НовоеУниверситет / научные

Принцип неопределённости Гейзенберга

Запустить симулятор

Гауссовы ширины в координате и импульсе при ℏ = 1; произведение σ_x σ_p и запас над минимумом ℏ/2.

НовоеУниверситет / научные

Туннелирование через потенциальный барьер

Запустить симулятор

Коэффициент прохождения T(E) для плоской волны: туннелирование при E < V₀ и резонансы при E > V₀ (ℏ = m = 1).

Интерференция Хонга–У–Манделя

О модели

Как это работает

Часто задаваемые вопросы

Похожие симуляторы

Последовательный опыт Штерна–Герлаха

Опыт Штерна–Герлаха

Неравенство Белла CHSH

Функция Вигнера

Принцип неопределённости Гейзенберга

Туннелирование через потенциальный барьер

Интерференция Хонга–У–Манделя

О модели

Как это работает

Часто задаваемые вопросы