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:

1. 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.
2. 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.

Alexnder.R.