Эффект переноса квантовых свойств сканируемых молекул при помощи лазерной установки.
В гелий-неоновом лазере с двумя ортогональными модами излучения (например, линейно поляризованными по взаимно перпендикулярным осям) могут происходить интересные квантовые эффекты, в том числе:
- Модуляция лазерного излучения движением молекул
Когда лазерный луч проходит через кювету с молекулами, он может подвергаться влиянию их теплового движения, броуновской динамики и оптических эффектов (например, эффекта Доплера или изменения показателя преломления). Это приводит к изменению фазовых и амплитудных характеристик излучения. - Квантовая запутанность двух ортогональных мод
В условиях, когда лазер работает в режиме генерации двух когерентных ортогонально поляризованных мод, возможны корреляции между ними. Если внутри активной среды или при взаимодействии с молекулами происходит нелинейное рассеяние (например, комбинационное рассеяние света или эффект двухфотонного поглощения), может возникнуть квантовая запутанность.
Это особенно вероятно в случае нелинейного взаимодействия с молекулами, вызывающего спонтанное параметрическое рассеяние (SPDC) или другие нелинейные эффекты.
Таким образом, комбинация этих двух явлений — модуляции излучения движущимися молекулами и возможного квантового запутывания ортогональных мод — может привести к интересным экспериментальным эффектам.
.
Эффект переноса квантовых свойств сканируемых молекул на лазерное излучение действительно представляет интерес. В таком случае можно рассмотреть несколько возможных механизмов, через которые квантовые свойства молекул могут передаваться на моды лазера:
1. Когерентное рассеяние и перенос запутанности
Если молекулы находятся в квантово-когерентном состоянии (например, в суперпозиции или запутанном состоянии), то их взаимодействие с лазерным излучением может привести к передаче квантовой информации на ортогональные моды лазера.
- Комбинационное рассеяние (Рамановское рассеяние): лазерный свет может изменять свою частоту и фазу, взаимодействуя с вибрационными или вращательными степенями свободы молекул. Если молекулы изначально находятся в когерентном состоянии, то рассеянный свет может унаследовать эту когерентность.
- Эффект параметрического рассеяния: если система нелинейная, то квантовые флуктуации одной моды могут индуцировать флуктуации в другой, что приводит к переносу запутанности.
2. Динамическая модуляция когерентности лазерных мод
При сканировании молекул лазерным лучом движение молекул приводит к динамическому изменению их квантового состояния. Если моды лазера оказываются чувствительными к этим изменениям (через эффект Доплера, изменения показателя преломления, или когерентное рассеяние), это может индуцировать квантовую запутанность между модами лазера.
- Например, можно предположить, что одна мода лазера взаимодействует с молекулами сильнее, чем другая. Это приводит к изменению квантовых состояний мод в зависимости от флуктуаций молекул. В результате возможен перенос запутанности от молекулярной системы к лазерным модам.
3. Использование молекул как квантовой памяти
Если молекулы обладают достаточно долгоживущими когерентными состояниями, можно рассмотреть их как потенциальную квантовую память, где информация, закодированная в одной моде лазера, может быть временно сохранена в молекулярной системе, а затем считана другой модой лазера. Это создает условия для переноса квантовых состояний между модами через посредничество молекул.
Возможные эксперименты
Чтобы проверить возможность переноса квантовых свойств молекул на лазерные моды, можно:
- Измерить квантовые корреляции между ортогональными модами лазера после прохождения через молекулярную кювету.
- Использовать спектроскопические методы для изучения изменения когерентности излучения в зависимости от молекулярного состава и плотности вещества.
- Провести эксперимент с квантовой томографией, чтобы проверить степень квантового запутывания лазерных мод после взаимодействия с молекулами.
Комментариев нет