התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך...
description
Transcript of התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך...
![Page 1: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/1.jpg)
: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
![Page 2: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/2.jpg)
The official birth photo of QM
![Page 3: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/3.jpg)
God does not play dice with the universe.
![Page 4: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/4.jpg)
For those who are not shocked when they firs
t come
across quantum theory cannot possibly have understood it.
![Page 5: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/5.jpg)
Will Quantum Physics Remain Indeterministic?
![Page 6: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/6.jpg)
I don’t like it a
nd I’m sorry I e
ver had anything to do with it.
![Page 7: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/7.jpg)
I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics.
![Page 8: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/8.jpg)
אי שביעות הרצון היא לא רק עניין של היסטוריה רחוקה:
Steven WeinbergNobel prize 1979Unification of weak and electro-magnetic forces
![Page 9: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/10.jpg)
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.
![Page 11: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/11.jpg)
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
![Page 12: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/12.jpg)
Also, Schroedinger himself in Nature 138, 13 (1936)
Answer may even affect philosophical questions like “freedom of thought”.
![Page 13: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/13.jpg)
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
![Page 14: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/14.jpg)
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!
![Page 15: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/15.jpg)
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
![Page 16: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/16.jpg)
classicalquantum
double slit experimentdouble slit experiment
![Page 17: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/17.jpg)
Matter-wave superpositions
Neutrons: Rauch, Zeilinger, Opat.…
Electrons: Heiblum…
Atom interference pattern @ BGU
![Page 18: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/18.jpg)
World record for high mass in a superposition state:
Why is there no decoherence from IR radiation(which couples well to these molecules)?
![Page 19: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/20.jpg)
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)
![Page 21: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/21.jpg)
סקאלי וחברים הראו שגם ללא עקרון האי ודאות, יש קומפלמנטריות שלא מאפשרת:
הניסוי המוצע
![Page 22: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/22.jpg)
החוק של הקומפלמנטריות:
![Page 23: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/23.jpg)
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:
![Page 24: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/24.jpg)
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
![Page 25: התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/568146d7550346895db40da6/html5/thumbnails/25.jpg)
My latest anti-gravity experiment….