Sebuah Hologram Dengan Satu Partikel Cahaya!
Sumber: Fakultas Fisika University of Warsaw
Sampai baru-baru ini, membuat hologram dari foton tunggal diyakini tidak mungkin alasannya ialah aturan dasar fisika. Namun, para ilmuwan di Fakultas Fisika, Universitas Warsawa, telah berhasil menerapkan konsep holografi klasik ke dunia fenomena kuantum. Sebuah teknik pengukuran gres telah memungkinkan mereka untuk mendaftarkan hologram pertama dari partikel cahaya tunggal, sehingga shedding cahaya gres pada dasar-dasar mekanika kuantum.
Percobaan spektakuler tersebut, dilaporkan dalam jurnal bergengsi Nature Photonics, dilakukan oleh Dr Radoslaw Chrapkiewicz dan Michal Jachura dan di bawah pengawasan Dr Wojciech Wasilewski dan Prof. Konrad Banaszek. sukses mendaftarkan mereka pada inovasi hologram dari foton tunggal mengantarkan pada era gres holografi: holografi kuantum, yang menjanjikan dan mengatakan perspektif gres perihal fenomena kuantum.
"Kami melaksanakan percobaan yang relatif sederhana untuk mengukur dan melihat sesuatu yang sangat sulit untuk diamati: bentuk muka gelombang dari foton tunggal," kata Dr Chrapkiewicz.
Dalam fotografi standar, poin individu dari suatu gambar daftar intensitas cahaya saja. Dalam holografi klasik, fenomena gangguan juga register fase gelombang cahaya (itu ialah fase yang membawa gosip perihal kedalaman gambar). Ketika hologram dibuat, dijelaskan, tidak terganggu gelombang cahaya (gelombang referensi) ditumpangkan dengan gelombang lain dari panjang gelombang yang sama tetapi tercermin dari objek tiga dimensi (puncak dan palung dari dua gelombang dialihkan ke derajat yang bervariasi di poin yang berbeda dari gambar). Hal ini mengakibatkan gangguan dan perbedaan fase antara dua gelombang membuat teladan garis rumit. hologram menyerupai itu kemudian diterangi dengan sinar cahaya acuan untuk membuat tata ruang dari muka gelombang dari cahaya yang dipantulkan dari objek, dan dengan demikian bentuk 3D-nya.
Orang mungkin berpikir bahwa prosedur yang sama akan diamati ketika jumlah foton membuat dua gelombang dikurangi menjadi minimum, yaitu foton acuan tunggal dan foton tunggal tercermin objek. Namun Anda akan salah! Fase foton individu terus berfluktuasi, yang mungkin membuat gangguan klasik dengan foton lainnya. Karenanya, fisikawan Warsawa menghadapi kiprah yang sepertinya mustahil, mereka berusaha untuk mengatasi persoalan ini dengan cara berbeda: daripada memakai gangguan klasik gelombang elektromagnetik, mereka mencoba untuk mendaftar interferensi kuantum di mana fungsi gelombang foton berinteraksi.
fungsi gelombang ialah konsep dasar dalam mekanika kuantum dan inti dari persamaan yang paling penting: persamaan Schrödinger. Di tangan spesialis fisika yang terampil, fungsi sanggup dibandingkan dengan dempul di tangan seorang pematung: ketika hebat berbentuk, sanggup dipakai untuk 'cetakan' model dari sistem partikel kuantum. Fisikawan selalu berusaha untuk berguru perihal fungsi gelombang partikel dalam sistem tertentu, alasannya ialah persegi modulus mewakili distribusi probabilitas untuk menemukan partikel dalam keadaan tertentu, yang sangat berguna.
"Semua ini mungkin terdengar agak rumit, tetapi dalam prakteknya percobaan kami sederhana pada intinya: bukannya melihat perubahan intensitas cahaya, kita melihat kemungkinan perubahan mendaftarkan pasangan foton sehabis interferensi kuantum," terperinci mahasiswa doktor Jachura.
Mengapa pasangan foton? Setahun yang lalu, Chrapkiewicz dan Jachura memakai kamera inovatif yang dibangun di Universitas Warsawa untuk melihat sikap pasangan foton dibedakan dan non-dibedakan memasuki beam splitter. Ketika foton dibedakan, sikap mereka di beam splitter ialah acak: salah satu atau kedua foton sanggup ditransmisikan atau dipantulkan. foton non-dibedakan memperlihatkan interferensi kuantum, yang mengubah sikap mereka: mereka bergabung menjadi pasangan-pasangan dan selalu ditransmisikan atau dipantulkan bersama-sama. Hal ini dikenal sebagai gangguan dua-foton atau pengaruh Hong-Ou-Mandel.
"Setelah percobaan ini, kami terinspirasi untuk bertanya apakah dua-foton interferensi kuantum sanggup dipakai menyerupai dengan gangguan klasik di holografi untuk memakai foton dikenal-negara untuk mendapat gosip lebih lanjut perihal foton tidak diketahui-negara. Analisis kami mendorong kami untuk mengejutkan kesimpulan: ternyata ketika dua foton memperlihatkan interferensi kuantum, yang tentu saja gangguan ini tergantung pada bentuk muka gelombang mereka, "kata Dr Chrapkiewicz.
Kredit: FUW / dualcolor.pl / JCH
Interferensi kuantum sanggup diamati dengan mendaftarkan pasangan foton. Percobaan perlu diulang beberapa kali, selalu dengan dua foton dengan sifat identik. Untuk memenuhi kondisi tersebut, setiap percobaan dimulai dengan sepasang foton dengan muka gelombang datar dan polarisasi tegak lurus; ini berarti bahwa medan listrik dari setiap foton bergetar di satu pesawat saja, dan pesawat ini ialah tegak lurus untuk dua foton. Polarisasi yang berbeda memungkinkan untuk memisahkan foton dalam kristal dan membuat salah satu dari mereka 'tidak diketahui' oleh melengkung muka gelombang mereka memakai lensa silinder. Setelah foton tercermin oleh cermin, mereka diarahkan menuju splitter balok (kristal kalsit). splitter tidak mengubah arah foton vertikal terpolarisasi, tapi itu menyimpang diplace horizontal-terpolarisasi foton. Dalam rangka untuk membuat setiap arah kemungkinan sama dan memastikan kristal bertindak sebagai splitter balok, pesawat dari polarisasi foton yang dibengkokkan oleh 45 derajat sebelum foton masuk splitter. Foton yang terdaftar memakai state-of-the-art kamera yang dirancang untuk percobaan sebelumnya. Dengan mengulangi pengukuran beberapa kali, para peneliti memperoleh gambar gangguan sesuai dengan hologram dari foton tidak diketahui dilihat dari satu titik dalam ruang. Gambar itu dipakai untuk sepenuhnya merekonstruksi amplitudo dan fase dari fungsi gelombang foton tidak diketahui.
Percobaan yang dilakukan oleh fisikawan Warsawa ialah langkah besar untuk meningkatkan pemahaman kita perihal prinsip-prinsip dasar mekanika kuantum. Sampai ketika ini, belum ada metode eksperimental sederhana untuk mendapat gosip perihal fase fungsi gelombang foton. Meskipun mekanika kuantum mempunyai banyak aplikasi, dan telah diverifikasi berkali-kali dengan gelar besar akurasi selama era terakhir, kami masih tidak sanggup menjelaskan apa fungsi gelombang bantu-membantu adalah: apakah mereka hanya alat matematika yang berguna, atau mereka sesuatu yang kasatmata ?
"Percobaan kami ialah salah satu yang pertama memungkinkan kita untuk melihat pribadi salah satu parameter mendasar fungsi gelombang foton - fase - membawa kita selangkah lebih bersahabat untuk memahami apa fungsi gelombang sebenarnya," terperinci Jachura.
Warsawa fisikawan dipakai holografi kuantum untuk merekonstruksi fungsi gelombang dari foton individu. Para peneliti berharap bahwa di masa depan mereka akan sanggup memakai metode yang sama untuk membuat fungsi gelombang benda kuantum yang lebih kompleks, menyerupai atom tertentu. Akan holografi quantum menemukan aplikasi di luar laboratorium hingga batas yang sama menyerupai holografi klasik, yang secara rutin dipakai dalam keamanan (hologram sulit palsu), hiburan, transportasi (dalam scanner mengukur dimensi kargo), pencitraan mikroskopis dan data optik menyimpan dan teknologi pengolahan?
"Sulit untuk menjawab pertanyaan ini hari ini kita semua -. Maksudku fisikawan -. Pertama harus mendapat kepala kita di sekitar alat gres ini Kemungkinan bahwa aplikasi kasatmata dari holografi kuantum tidak akan muncul selama beberapa dekade, tapi bila ada satu hal kita sanggup yakin itu bahwa mereka akan mengejutkan, "merangkum Prof. Banaszek.
Artikel ini telah diterbitkan dari materi yang disediakan oleh University of Colorado Cancer Center. Catatan: Bahan mungkin telah diedit untuk panjang dan konten. Untuk gosip lebih lanjut, silahkan hubungi sumber yang dikutip.
Kutipan:
Radosław Chrapkiewicz, Michał Jachura, Konrad Banaszek & Wojciech Wasilewski. Hologram dari foton tunggal. Nature Photonics: 2016. DOI: 10.1038 / nphoton.2016.129
Sumber http://guide-prof.blogspot.com
Sampai baru-baru ini, membuat hologram dari foton tunggal diyakini tidak mungkin alasannya ialah aturan dasar fisika. Namun, para ilmuwan di Fakultas Fisika, Universitas Warsawa, telah berhasil menerapkan konsep holografi klasik ke dunia fenomena kuantum. Sebuah teknik pengukuran gres telah memungkinkan mereka untuk mendaftarkan hologram pertama dari partikel cahaya tunggal, sehingga shedding cahaya gres pada dasar-dasar mekanika kuantum.
Percobaan spektakuler tersebut, dilaporkan dalam jurnal bergengsi Nature Photonics, dilakukan oleh Dr Radoslaw Chrapkiewicz dan Michal Jachura dan di bawah pengawasan Dr Wojciech Wasilewski dan Prof. Konrad Banaszek. sukses mendaftarkan mereka pada inovasi hologram dari foton tunggal mengantarkan pada era gres holografi: holografi kuantum, yang menjanjikan dan mengatakan perspektif gres perihal fenomena kuantum.
"Kami melaksanakan percobaan yang relatif sederhana untuk mengukur dan melihat sesuatu yang sangat sulit untuk diamati: bentuk muka gelombang dari foton tunggal," kata Dr Chrapkiewicz.
Dalam fotografi standar, poin individu dari suatu gambar daftar intensitas cahaya saja. Dalam holografi klasik, fenomena gangguan juga register fase gelombang cahaya (itu ialah fase yang membawa gosip perihal kedalaman gambar). Ketika hologram dibuat, dijelaskan, tidak terganggu gelombang cahaya (gelombang referensi) ditumpangkan dengan gelombang lain dari panjang gelombang yang sama tetapi tercermin dari objek tiga dimensi (puncak dan palung dari dua gelombang dialihkan ke derajat yang bervariasi di poin yang berbeda dari gambar). Hal ini mengakibatkan gangguan dan perbedaan fase antara dua gelombang membuat teladan garis rumit. hologram menyerupai itu kemudian diterangi dengan sinar cahaya acuan untuk membuat tata ruang dari muka gelombang dari cahaya yang dipantulkan dari objek, dan dengan demikian bentuk 3D-nya.
Orang mungkin berpikir bahwa prosedur yang sama akan diamati ketika jumlah foton membuat dua gelombang dikurangi menjadi minimum, yaitu foton acuan tunggal dan foton tunggal tercermin objek. Namun Anda akan salah! Fase foton individu terus berfluktuasi, yang mungkin membuat gangguan klasik dengan foton lainnya. Karenanya, fisikawan Warsawa menghadapi kiprah yang sepertinya mustahil, mereka berusaha untuk mengatasi persoalan ini dengan cara berbeda: daripada memakai gangguan klasik gelombang elektromagnetik, mereka mencoba untuk mendaftar interferensi kuantum di mana fungsi gelombang foton berinteraksi.
fungsi gelombang ialah konsep dasar dalam mekanika kuantum dan inti dari persamaan yang paling penting: persamaan Schrödinger. Di tangan spesialis fisika yang terampil, fungsi sanggup dibandingkan dengan dempul di tangan seorang pematung: ketika hebat berbentuk, sanggup dipakai untuk 'cetakan' model dari sistem partikel kuantum. Fisikawan selalu berusaha untuk berguru perihal fungsi gelombang partikel dalam sistem tertentu, alasannya ialah persegi modulus mewakili distribusi probabilitas untuk menemukan partikel dalam keadaan tertentu, yang sangat berguna.
"Semua ini mungkin terdengar agak rumit, tetapi dalam prakteknya percobaan kami sederhana pada intinya: bukannya melihat perubahan intensitas cahaya, kita melihat kemungkinan perubahan mendaftarkan pasangan foton sehabis interferensi kuantum," terperinci mahasiswa doktor Jachura.
Mengapa pasangan foton? Setahun yang lalu, Chrapkiewicz dan Jachura memakai kamera inovatif yang dibangun di Universitas Warsawa untuk melihat sikap pasangan foton dibedakan dan non-dibedakan memasuki beam splitter. Ketika foton dibedakan, sikap mereka di beam splitter ialah acak: salah satu atau kedua foton sanggup ditransmisikan atau dipantulkan. foton non-dibedakan memperlihatkan interferensi kuantum, yang mengubah sikap mereka: mereka bergabung menjadi pasangan-pasangan dan selalu ditransmisikan atau dipantulkan bersama-sama. Hal ini dikenal sebagai gangguan dua-foton atau pengaruh Hong-Ou-Mandel.
"Setelah percobaan ini, kami terinspirasi untuk bertanya apakah dua-foton interferensi kuantum sanggup dipakai menyerupai dengan gangguan klasik di holografi untuk memakai foton dikenal-negara untuk mendapat gosip lebih lanjut perihal foton tidak diketahui-negara. Analisis kami mendorong kami untuk mengejutkan kesimpulan: ternyata ketika dua foton memperlihatkan interferensi kuantum, yang tentu saja gangguan ini tergantung pada bentuk muka gelombang mereka, "kata Dr Chrapkiewicz.
 |
| Skema setup eksperimental untuk mengukur hologram foton tunggal |
Interferensi kuantum sanggup diamati dengan mendaftarkan pasangan foton. Percobaan perlu diulang beberapa kali, selalu dengan dua foton dengan sifat identik. Untuk memenuhi kondisi tersebut, setiap percobaan dimulai dengan sepasang foton dengan muka gelombang datar dan polarisasi tegak lurus; ini berarti bahwa medan listrik dari setiap foton bergetar di satu pesawat saja, dan pesawat ini ialah tegak lurus untuk dua foton. Polarisasi yang berbeda memungkinkan untuk memisahkan foton dalam kristal dan membuat salah satu dari mereka 'tidak diketahui' oleh melengkung muka gelombang mereka memakai lensa silinder. Setelah foton tercermin oleh cermin, mereka diarahkan menuju splitter balok (kristal kalsit). splitter tidak mengubah arah foton vertikal terpolarisasi, tapi itu menyimpang diplace horizontal-terpolarisasi foton. Dalam rangka untuk membuat setiap arah kemungkinan sama dan memastikan kristal bertindak sebagai splitter balok, pesawat dari polarisasi foton yang dibengkokkan oleh 45 derajat sebelum foton masuk splitter. Foton yang terdaftar memakai state-of-the-art kamera yang dirancang untuk percobaan sebelumnya. Dengan mengulangi pengukuran beberapa kali, para peneliti memperoleh gambar gangguan sesuai dengan hologram dari foton tidak diketahui dilihat dari satu titik dalam ruang. Gambar itu dipakai untuk sepenuhnya merekonstruksi amplitudo dan fase dari fungsi gelombang foton tidak diketahui.
Percobaan yang dilakukan oleh fisikawan Warsawa ialah langkah besar untuk meningkatkan pemahaman kita perihal prinsip-prinsip dasar mekanika kuantum. Sampai ketika ini, belum ada metode eksperimental sederhana untuk mendapat gosip perihal fase fungsi gelombang foton. Meskipun mekanika kuantum mempunyai banyak aplikasi, dan telah diverifikasi berkali-kali dengan gelar besar akurasi selama era terakhir, kami masih tidak sanggup menjelaskan apa fungsi gelombang bantu-membantu adalah: apakah mereka hanya alat matematika yang berguna, atau mereka sesuatu yang kasatmata ?
"Percobaan kami ialah salah satu yang pertama memungkinkan kita untuk melihat pribadi salah satu parameter mendasar fungsi gelombang foton - fase - membawa kita selangkah lebih bersahabat untuk memahami apa fungsi gelombang sebenarnya," terperinci Jachura.
Warsawa fisikawan dipakai holografi kuantum untuk merekonstruksi fungsi gelombang dari foton individu. Para peneliti berharap bahwa di masa depan mereka akan sanggup memakai metode yang sama untuk membuat fungsi gelombang benda kuantum yang lebih kompleks, menyerupai atom tertentu. Akan holografi quantum menemukan aplikasi di luar laboratorium hingga batas yang sama menyerupai holografi klasik, yang secara rutin dipakai dalam keamanan (hologram sulit palsu), hiburan, transportasi (dalam scanner mengukur dimensi kargo), pencitraan mikroskopis dan data optik menyimpan dan teknologi pengolahan?
"Sulit untuk menjawab pertanyaan ini hari ini kita semua -. Maksudku fisikawan -. Pertama harus mendapat kepala kita di sekitar alat gres ini Kemungkinan bahwa aplikasi kasatmata dari holografi kuantum tidak akan muncul selama beberapa dekade, tapi bila ada satu hal kita sanggup yakin itu bahwa mereka akan mengejutkan, "merangkum Prof. Banaszek.
Artikel ini telah diterbitkan dari materi yang disediakan oleh University of Colorado Cancer Center. Catatan: Bahan mungkin telah diedit untuk panjang dan konten. Untuk gosip lebih lanjut, silahkan hubungi sumber yang dikutip.
Kutipan:
Radosław Chrapkiewicz, Michał Jachura, Konrad Banaszek & Wojciech Wasilewski. Hologram dari foton tunggal. Nature Photonics: 2016. DOI: 10.1038 / nphoton.2016.129
0 Response to "Sebuah Hologram Dengan Satu Partikel Cahaya!"
Posting Komentar