光学和光子学

终于完成了非阿拉伯人Aharonov–Bohm实验

字号+ 作者:admin 来源:小丑鱼-分享科普知识 2019-11-23 15:32

美国的物理学家首次证实了关于打破规范场中时间反向对称性的数十年理论。麻省理工学院的马林索里亚奇奇(Marin Soljacic)和一个国际研究人员团队在两个光学实验中首次展示了非阿贝尔阿哈洛诺夫 -波姆效应。通过改进,他们的技术可用于光电和容错量子计算机。 规范理论最早出现在麦克斯韦的经典电动

  美国的物理学家首次证实了关于打破规范场中时间反向对称性的数十年理论。麻省理工学院的马林·索里亚奇奇(Marin Soljacic)和一个国际研究人员团队在两个光学实验中首次展示了“非阿贝尔阿哈洛诺夫 -波姆效应”。通过改进,他们的技术可用于光电和容错量子计算机。

终于完成了非阿拉伯人Aharonov–Bohm实验

  规范理论最早出现在麦克斯韦的经典电动力学方程式中,它是对场物理学的描述。从那时起,规范理论已成为物理学家描述基本粒子动力学的重要组成部分,尤其是量子电动力学理论。

  规范理论的一个显着特征是,当对描述系统的基本方程式进行某些转换时,其描述的物理特性不会改变。一个例子是在Maxwell方程中添加恒定的标量势或“无卷曲”矢量势。从数学上讲,这不会改变作用在带电粒子(如电子)上的电场和磁场,因此也不会改变电子的行为,因此麦克斯韦的理论是尺度不变的。

  只是一个阶段

  Aharonov–Bohm效应在量子力学中产生,因为电势的增加会导致电子波函数中引入相。通常,此相位对观察到的电子行为没有影响,因为对电子属性(例如其位置)的测量决定了波函数的幅度,而不是其相位。

  但是,可以通过测量从源到检测器采用两条不同路径的电子之间的量子机械干扰来检测此相位。如果这些路径穿过具有不同标称电势局部值的区域,则相位差将改变测得的干涉图样。

  1959年,Yakir Aharonov和David Bohm提出了这种效应,并由罗伯特·钱伯斯(Robert Chambers)在1960年进行的实验证实了这一点。钱伯斯在不同的路径上发送电子,该电子通过非常长的螺线管。这种螺线管外部的磁场可以忽略不计(对电子相几乎没有影响),但是螺线管外部的矢量电势很大,并且在空间上会变化。结果,电子沿着螺线管周围的不同路径获得不同的相位。

  物理丰富

  对效果的这种观察和随后的观察涉及“阿贝尔系统”,其中时间向前和向后移动时,物理学以相同的方式发挥作用。1975年,Tai-Tsun Wu和Chen-Ning Yang构想出非阿贝尔的Aharonov-Bohm效应,其中,时间前进或后退时,标距场出现不同。虽然预期会丰富物理学,但事实证明,这种效果的非阿贝尔版本很难实现。

  现在,索里亚奇奇的团队已经成功地通过使用光纤系统创建了两种不同类型的非阿贝尔规范场-用经典的光波代替了电子波的功能。他们通过在强外部磁场中使光穿过特殊的晶体,从而感应出其中的第一个磁场。通过使用随时间变化的电信号调制光来创建第二个非阿贝尔规范场。

  如所希望的那样,他们看到两个标准场根据光的传播方向产生了两种不同的干涉图样。这表明,在时间上向前和向后播放时,两个标准场的确不同。

  研究小组认为,为首次证明非阿贝尔阿哈罗诺夫-波姆效应而开发的技术可能会在未来带来重要的技术和科学进步。“(这种方法)可能会激发使用光子,极化子,量子气体和超导量子位的量子模拟中奇异的拓扑相的实现,” Solajacic说。“结合相互作用,它有可能一天有可能成为容错拓扑量子计算的平台。”

转载请注明出处。

1.本站遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2.本站的原创文章,请转载时务必注明文章作者和来源,不尊重原创的行为我们将追究责任;3.作者投稿可能会经我们编辑修改或补充。转载请注明seohttp://www.swlxs.com