Физик, вероятно, описал бы то, что происходит с точки зрения природы частицы света. Атом или молекула во флуоресцентной трубе, которая находится во взволнованном государстве спонтанно, распадаются к более низкому энергетическому государству, выпуская частицу, названную фотоном. Когда фотон входит в Ваш глаз, что-то подобное происходит, но наоборот. Фотон поглощен молекулой в сетчатке и ее энергетических ударах что молекула во взволнованное государство.
Свет – и частица и волна, и эта дуальность фундаментальна для физики, которые управляют Карликовым миром атомов и молекул. Все же казалось бы, что в этом случае природа волны света может быть безопасно проигнорирована.Кейтер Мерч, доцент физики в Искусствах & Наук в Университете Вашингтона в Сент-Луисе, мог бы дать Вам аргумент об этом. Его лаборатория – один из первых в мире, чтобы посмотреть на непосредственную эмиссию с инструментом, чувствительным к волне, а не природе частицы света, работа, описанная в выпуске 20-го мая Коммуникаций Природы.
Его экспериментальный инструмент состоит из искусственного атома (на самом деле схема сверхпроводимости с двумя государствами или энергетические уровни) и интерферометр, в котором электромагнитная волна излучаемого света вмешивается в справочную волну той же самой частоты.Эта манера обнаружения переворачивает все вверх дном, сказал он. Все, что датчик фотона может сказать Вам о непосредственной эмиссии, – является ли атом в своем взволнованном государстве или своем стандартном состоянии.
Но интерферометр ловит атом, распространяющийся через квант «пространство состояний», составленное из всех возможных комбинаций или суперположений, из его двух энергетических государств.Это на самом деле более хитро, чем это звучит, потому что ученые отслеживают очень слабый сигнал (электромагнитное поле, связанное с одним фотоном), и большая часть того, что они видят в образце вмешательства, квантовый шум. Но шум несет дополнительную информацию о государстве искусственного атома, который позволяет им картировать его эволюцию.
Когда рассматривается таким образом, искусственный атом может переместиться от более низкого энергетического государства до более высокого энергетического того, как раз когда следует за неизбежной нисходящей траекторией к стандартному состоянию. «Вы никогда не видели бы что, если бы Вы обнаруживали фотоны», сказал Мерч.Таким образом, различные датчики видят непосредственную эмиссию очень по-другому. «Смотря на природу волны света, мы в состоянии, видят эту прекрасную распространяющуюся эволюцию между государствами», сказал Мерч.Но это становится более странным. То, что среднее возбуждение атома может увеличиться, даже когда оно распадается, является знаком, который, как мы смотрим на свет, мог бы дать нам некоторый контроль над атомами, которые излучали свет, сказал Мерч.
Это могло бы походить на аннулирование причины и следствия с эффектом, спешащим причина. Это возможно только из-за одного из самых странных из всех квантовых эффектов: Когда атом излучает свет, квантовая физика требует, чтобы свет и атом стали связанными или запутанными, так, чтобы измерение собственности каждый немедленно показал ценность той собственности для другого, неважно как далеко далеко это.Или помещенный иначе, каждое измерение запутанного объекта тревожит своего запутанного партнера.
Это – это квантовое обратное действие, Мерч сказал, который мог потенциально позволить легкому датчику управлять легким эмитентом.«Квантовый контроль много лет был мечтой», сказал Мерч. «Однажды, мы можем использовать его, чтобы увеличить отображение флюоресценции, обнаруживая свет способом, который создает суперположения в эмитентах.
«Это – очень длинный срок, но это – идея», сказал он.