Tid og sted for prøveforelesning
Bedømmelseskomité
- Professor Klaus Mølmer, University of Aarhus, Denmark
- Dr. Magnus W. Haakestad, Norwegian Defence Research Establishment, Norway
- Professor Susanne F. Viefers, Universitetet i Oslo
Leder av disputas
Førsteamanuensis Helge Balk, Universitetet I Oslo
Veiledere
- Førsteamanuensis Arnt Inge Vistnes, Universitetet i Oslo
- Dr. Guillaume Paul Adenier, INRIM Quantum Optics, Italia
- Professor Joakim Bergli, Universitetet i Oslo
Sammendrag
Hvilke fysiske prosesser ligger til grunn for at lys oppfører seg totalt forskjellig avhengig om det kommer fra en klassisk eller kvantemekanisk kilde? Dette spørsmålet er blitt undersøkt ved å etterlikne forholdene vi har ved dannelsen av sammenfiltrede fotonpar med en klassisk pulset kilde med ekstremt korte pulser. Måleresultatene peker på at forskjellene er mer sammensatte enn tidligere kjent.
Sammenfiltring, eller entanglement, kan bli oppfattet som en ren kvantemekanisk prosess som ikke kan beskrives v.h.a. klassisk teori. Ved å sammenlikne måleresultater fra målinger med to forskjellige kilder, men med samme analyseoppsett, undersøkte vi om det var mulig å etterlikne sammenfiltringen ved å optimalisere parameterne som teorien sier er nødvendige for at sammenfiltring skal oppstå. De to kildene var dels en ikke-lineær krystall som kunne generere både sammenfiltrede og ikke-sammenfiltrede fotonpar gjennom spontan nedkonvertering, og dels en pulset laser med pulsvarighet i størrelses-orden noen titalls femtosekunder, som takket være et modifisert Mach-Zehnder-interferometer genererte svært attenuerte pulspar.
Beskrivelsen av sammenfiltring i kvantemekanikken baserer seg på en rekke begreper som kan være vanskelige å forestille seg mentalt. Fotonbegrepet er et slikt begrep, og fører ofte til merkelige forklaringer om hvordan lyset oppfører seg. Med vårt oppsett kunne vi se bort fra flere av disse begrepene og isteden fokusere på den bakeforeliggende fysikken.
Resultatet av disse målingene viser at de klassiske og kvantmekaniske lysparene er forskjellige, selv på såkalt en-foton-nivå, men at de under spesielle forhold faktisk er mer like enn hva man skulle forvente. En måling av den såkalte Bells ulikhet viste dog at dette måleresultatet ikke skyltes sammenfiltring. I våre eksperimenter gjør vi et komplett sett av analyser av resultatene (noe som ikke er vanlig). Dette har vist seg å være nødvendig for å få en god karakterisering av lysets natur.
Forskjellen mellom pulspar og fotonpar synes å kunne spores tilbake til forskjellen i lysets natur: bølgenaturen var synlig i målingene med den pulsete kilden, mens partikkel-naturen var helt dominerende for den kvantmekaniske kilden. Dette skulle kunne tyde på at det ikke mulig å etterlikne et foton ved å bruke kraftig attenuerte klassiske pulser, dvs at det faktisk er forskjell på lyset i disse to situasjonene. Vi peker imidlertid på at reelle fysiske parametere, som vi ikke klarer å legge inn i pulsparene, kan være avgjørende for forskjellene vi observerer. Det er derfor fortsatt et åpent spørsmål om sammenfiltring kan gis en mer klassisk forklaring enn den som finnes i dag.
For mer informasjon
Kontakt ekspedisjonskontoret:
e-post: ekspedisjon@fys.uio.no
Telefon: 22 85 64 28