:התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני *איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים

:התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני *איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים

אוניברסיטת בן-גוריון בנגב

רון פולמן

www.bgu.ac.il/atomchip

The atomchip group

2013שדה בוקר, מרץ

דקות אז 15*רק אתרכז רק בסדר ראשון

The official birth photo of QM

God does not play dice with the universe.

For those who are not shocked when they firs

t come

across quantum theory cannot possibly have understood it.

Will Quantum Physics Remain Indeterministic?

I don’t like it a

nd I’m sorry I e

ver had anything to do with it.

I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics.

אי שביעות הרצון היא לא רק עניין של היסטוריה רחוקה:

Steven WeinbergNobel prize 1979Unification of weak and electro-magnetic forces

תורת הקוונטים שונה לחלוטין מתמונת העולם הקלאסית שהביאהאותנו לירח ומסבירה כה יפה את תופעות היום-יום, אז השאלה

הראשונה הנשאלת היא: איפה עובר הגבול בין שני העולמות ואיךהאחת מולידה את השנייה?

Not a border of peace:The classical environment always tries to turn quantuminto classical so quantum systems must be isolated.

Special features of Quantum TheorySpecial features of Quantum Theory• indeterminism (with possible strong philosophical implications) - example• non-locality (Entanglement) - example• reality is created by measurementFeynman's "if a tree falls in the forest and there is no one there to hear it, does it make a sound?", or Mermin's "is the moon there when nobody looks?“No reality independent of measurement (EPR, GHZ, Bell).• quantization (the reason the atom does not collapse)• uncertainty principle• wave-particle duality• superposition principle – this talk

Also, Schroedinger himself in Nature 138, 13 (1936)

Answer may even affect philosophical questions like “freedom of thought”.

Special features of Quantum TheorySpecial features of Quantum Theory• indeterminism (with possible strong philosophical implications) - example• non-locality (Entanglement) - example• reality is created by measurementFeynman's "if a tree falls in the forest and there is no one there to hear it, does it make a sound?", or Mermin's "is the moon there when nobody looks?“No reality independent of measurement (EPR, GHZ, Bell).• quantization (the reason the atom does not collapse)• uncertainty principle• wave-particle duality• superposition principle – this talk

Interaction free measurement – using the dualityor the non local nature of the photon particle(A. Elitzur & L. Vaidman) to measure things withoutinteracting with them!

100% mirror

Incoming single photon

Prove that we can detect the presence of the photosensitive material withoutdestroying it!! what maximal percentage will we be able to detect without destruction?Realization: P. Kwiat, H. Harald & A. Zeilinger, Scientific American 275, 52 (1996).

〰

〰

A

B

Problem: you want toverify that you have a certainphotosensitive material in yourbottle. Note that its so small thatonly light can see it, but since itsphotosensitive, and light will destroy it!

Special features of Quantum TheorySpecial features of Quantum Theory• indeterminism (with possible strong philosophical implications) - example• non-locality (Entanglement) - example• reality is created by measurementFeynman's "if a tree falls in the forest and there is no one there to hear it, does it make a sound?", or Mermin's "is the moon there when nobody looks?“No reality independent of measurement (EPR, GHZ, Bell).• quantization (the reason the atom does not collapse)• uncertainty principle• wave-particle duality• superposition principle – this talk

classicalquantum

double slit experimentdouble slit experiment

Matter-wave superpositions

Neutrons: Rauch, Zeilinger, Opat.…

Electrons: Heiblum…

Atom interference pattern @ BGU

World record for high mass in a superposition state:

Why is there no decoherence from IR radiation(which couples well to these molecules)?

קצת תיאוריה: רפרזנטציה גרפית של הסופר פוזיציה

Figure 1.1 – The Bloch sphere

Z

0

1

YX

12

θsine0

2

θcosΨ i

הסופר פוזיציה מתאפשרת רק כאשר אין מדידה בבסיס שבו היא מוגדרת.למשל דרך איזה סדק עבר החלקיק.

איינשטיין אמר: בואו נבנה מד תנע הכי עדין שיש:

בוהר הוכיח שאי אפשר בגלל עקרון אי הודאות(כנ"ל לגבי גלאי במסך שיש לו רזולוציה זוויתית מספיק טובה)

סקאלי וחברים הראו שגם ללא עקרון האי ודאות, יש קומפלמנטריות שלא מאפשרת:

הניסוי המוצע

החוק של הקומפלמנטריות:

pq-qp=h/2πi

A quote from Max Born (Nobel 1954):

לסיכום:

הניסויים הפשוטים הללו עדיין מעוררים סערה וישהרבה מה להבין ומה לחקור בהם

(התאבכות מסדר שני עוד יותר מבלבלת ומאתגרתועליה בהרצאה הבאה שלי)

אני רוצה לסיים עם ציטטה שאני אוהב:

So here is a related question:

Can a Young double slit interference pattern be seen

IF there is only one slit in a superposition of two locations?

The answer is in this paper:

:שיעורי בית

My latest anti-gravity experiment….