보이지 않고 바카라 게임 하기의 존재와 위치를 결정할 수있는 양자 방법을 개발했습니다! 빛없이 관찰 할 수있는 방법을 실현하려면 (상호 작용없이)

보지 않고 바카라 게임 하기의 존재와 위치를 결정할 수있는 양자 방법을 개발했습니다! 빛없이 관찰 할 수있는 방법을 실현하려면 (상호 작용없이)

연구 결과 요약

Shizuoka University의 과학 기술 대학원의 Tomita Makoto 교수와 Nagoya City University 예술 대학원의 Matsumoto Takahiro 교수 사이의 공동 연구 그룹은 Quantum Optics*1 방법을 성공적으로 개발하여 (물리적 상호 작용없이) Quantum Optics*1 방법을 성공적으로 개발했습니다.
우리가 바카라 게임 하기를 볼 때, 우리는 그것을 때리는 빛을 포착합니다. 따라서 피치 블랙에서는 사물을 볼 수 없습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 광자*2가 바카라 게임 하기에 적용되지 않더라도 바카라 게임 하기가 존재한다는 것을 보여주는 관찰 방법이 고안되었습니다. 이 방법을 양자 광학 분야에서 "상호 작용 자유 측정"이라고합니다. 그러나 현재 연구 에서이 상호 작용이없는 측정은 바카라 게임 하기의 존재를 결정할 확률이 낮으며 객체의 위치 정보를 얻을 수 없었습니다.
이 연구에서, 우리는 단일 광자를 치지 않고 100% 확률로 바카라 게임 하기를 100% 확률로 결정할 수있는 양자 광학 방법을 성공적으로 개발했습니다. 우리는이 연구의 결과가 빛이 켜지면 쉽게 손상 될 수있는 분자 및 생물학적 물질의 분석 및 적용에 크게 기여할 수 있다고 생각합니다. 또한,이 연구 결과를 사용함으로써, 우리는 그것이 더 안전하고 비 침습적 X- 선 이미징 기술의 향후 구성에 큰 기여가 될 것이라고 생각합니다. 이 연구는 2023 년 5 월 19 일 Nature Research의 과학 보고서에 발표되었습니다.

배경

그림 1. Mach-Zehnder 간섭계를 사용한 종래의 상호 작용이없는 측정 구조의 다이어그램.
간섭계에 바카라 게임 하기가 없을 때마다, 광자는 검출기 D1에 인시되고 검출기 D2에 광자가 발생하지 않습니다. 바카라 게임 하기가 간섭계의 경로에 배치되면 바카라 게임 하기는 빛의 간섭 효과를 깨뜨려 광자가 검출기 D2로 들어갑니다. 반대로, 검출기 D2에 의해 광자가 감지되는 경우, 바카라 게임 하기는 실제로 단일 광자와 실제로 상호 작용하지 않고 간섭계 내에 존재한다.

양자 기계적 상호 작용이없는 측정은 양자 심문*3이라고도하며, 하나의 광자의 흡수가 없어도 흡수 바카라 게임 하기를 광학적으로 감지 할 수 있습니다. 첫 번째 측정 (가상 실험)은 1993 년 이스라엘 물리학 자 Elitzur와 Vaidman에 의해 제안되었으며, 그림 1에 도시 된 바와 같이 마하-젠더 간섭계에 바카라 게임 하기를 삽입하여 만들어졌다. 간섭계에 바카라 게임 하기가 존재하지 않을 때마다 검출기 D1에 사고가 발생하지 않고 광자는 검출기 D2에 사고한다. 여기서, 바카라 게임 하기 (흡수성)가 간섭계의 경로 (위치 A)에 배치되면 바카라 게임 하기는 빛의 간섭 효과를 파괴하므로 광자는 특정 확률로 검출기 D2로 들어갑니다. 이러한 방식으로, 하나의 광자가 간섭계로 들어가서 검출기 D2에 의해 광자가 감지되는 경우, 간섭계 내에 바카라 게임 하기의 존재에 대한 정보는 바카라 게임 하기가 실제로 하나의 광자와 상호 작용하지 않고 얻을 수있다. 그러나이 기술을 사용하여 바카라 게임 하기가 존재한다는 것을 보여줄 확률은 약 25%로 매우 낮으며, 객체가 간섭계 (위치 A 또는 위치 B)에 배치되는 경로를 결정하는 것은 불가능합니다.

연구 결과

그림 2. 5 개의 고리 형 공진기가있는 새로운 상호 작용이없는 측정 (Quantum Trap Type)은 수직으로 배열됩니다.
5 둘레의 한 곳에 바카라 게임 하기를 설정합니다. 바카라 게임 하기가 없으면 하나의 광자가 port6에 도달합니다. 다시 말해, Port6의 광 검출기가 하나의 광자를 감지하면이 공진기 내부에 바카라 게임 하기가 없을 가능성이 100%로 나타날 수 있습니다. 반면, Port4와 Port5 사이의 공진기에 객체를 배치하면 Port4의 포토 디터가 하나의 광자를 감지하므로 100% 확률로 포트 4와 포트 5 사이에 객체가 배치되었음을 알 수 있습니다.

Shizuoka University의 과학 기술 대학원의 Tomita Makoto 교수와 Nagoya City University 예술 및 공학 대학원의 Matsumoto Takahiro 교수 사이의 공동 연구 그룹은 100%의 우연한 방법을 성공적으로 개발할 수있는 양자 광학 방법을 성공적으로 개발하여 100%의 우연한 방법을 개발할 수있는 양자 광학 방법을 개발했습니다. 광 섬유를 사용하여 여러 행의 고리 공진기를 연결함으로써, 링 공진기에서 100% 확률로 위치를 감지 할 수있는 양자 광학 방법을 개발할 수있다.
그림 2에는 5 개의 고리 형 공진기가 수직으로 배열되는 구조가 있습니다. 바카라 게임 하기는 5 개의 둘레 내 어딘가에 배치해야합니다. 고리 형 공진기의 간섭 효과를 활용함으로써, 노란색 화살표로 표시된 단일 광자 가이 링 형 공진기로 들어가면 바카라 게임 하기가 없으면 포트 6에 도달합니다. 다시 말해, Port6의 광 검출기가 하나의 광자를 감지하면이 링형 공진기 내부에 바카라 게임 하기가 없을 가능성이 100% 가능성이 있습니다. 한편, 바카라 게임 하기가 링형 공진기 어딘가에 배치되면 포트 너머의 고리 형 공진기의 간섭이 파괴되고 바카라 게임 하기 앞에있는 광 검출기가 하나의 광자를 감지합니다. 예를 들어,도 2에 도시 된 바와 같이, 객체가 포트4와 포트 5 사이의 고리 형 공진기에 배치되면, 포트 4의 광 검출기는 하나의 광자를 감지하므로 객체가 100% 확률로 포트 4와 포트 사이에 배치된다는 것을 알 수있다.

링 형 공진기를 사용하여 그림 2에 표시된 바카라 게임 하기 감지 외에도 그림 3에 표시된 것처럼 바카라 게임 하기에 묻힌 바카라 게임 하기 내부에서 허점을 찾는 것과 같은 응용 분야를 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 그림 3에서는 1, 2, 3, 5, 5, 5에 위치한 바카라 게임 하기 (1, 2, 3, 5)에있는 바카라 게임 하기가 나타납니다. 빛나는 빛없이.

그림 3. 5 개의 고리 형 공진기가있는 새로운 상호 작용이없는 측정 (Quantum Loophole 유형)이 옆으로 배열됩니다.
단일 광자와 바카라 게임 하기 사이의 실제 상호 작용없이 바카라 게임 하기에 묻힌 허점을 검색 할 수도 있습니다. 예를 들어, 바카라 게임 하기는 1, 2, 3 및 5에 배치 되며이 방법을 사용하면 빛나는 빛없이 위치 4에서 탈출 할 수있는 100% 확률이 100%입니다.

우리는이 연구 결과가 X- 레이에 노출되지 않은 객체의 존재 및 위치 정보를 예를 들어 고 에너지 (바카라 게임 하기를 파괴하기 쉬운)와 같은 기술로 이어질 것이라고 생각합니다. 또한, 현재 개발중인 마이크로 광학 장치 (많은 마이크로 스피어 및 마이크로 링 공진기를 갖는 구조) 에이 연구의 결과를 적용함으로써, 이미지 측정 기술뿐만 아니라 약한 광 관개로도 침입 할 수있는 분자 및 생물학적 재료의 분석 개발에 크게 기여할 수 있습니다.

용어집

*1quantum Optics : 이것은 물리학 연구의 분야 중 하나이며, 기계적으로 그리고 정확하게 빛과 전자기장의 진동 및 입자 특성을 처리하는 분야입니다. 양자 얽힘, 양자 순간 이동, 레이저 냉각 및 보스 응축과 같은 수많은 물리적으로 중요한 주제는 양자 광학의 개념에 기초합니다. 또한 최근 몇 년 동안 물리학에서 많은 노벨상을 수상한 분야였습니다.
*2 광자 : 광자는 전자기장의 양자화를 통해 나타나는 기본 입자이며, 그들의 행동은 진동 및 입자 특성을 모두 나타냅니다. 광자의 최소 수는 1이며 더 작은 숫자로 나눌 수 없습니다. 광자는 질량이 없으므로 항상 진공 상태에서 빛의 속도 (약 3 x 108m/s)로 전파됩니다.
*3 Quantum 심문 : 상호 작용이없는 측정의 또 다른 이름 및 양자 기계적 상호 작용이없는 측정 방법을 양자 광학 분야에서 양자 조사라고도합니다. 이것은 단일 광자를 치지 않더라도 (보지 않더라도)를 볼 수 있지만 (관찰 할 수는 있지만) 바카라 게임 하기를 볼 수 있습니다.

Research Grant

이 연구는 과학 과학 연구 촉진 기본 연구 프로젝트 (b)를위한 일본 사회의 연구 보조금으로 수행되었습니다 (나노 구조화 된 반도체의 거대한 동위 원소 효과를 풀기 : 20H04455).

종이 제목

“링 공진기의 일련 배열에서 바카라 게임 하기의 위치를 결정하기위한 다중 양자 심문”

저자

Nakamura Keigo (Shizuoka University 과학 기술 대학원)
Sugio Daiki (Shizuoka University의 과학 기술 대학원)
Manabe Takahiro (시즈오카 대학교 과학 기술 대학원)
Tomita Makoto (Shizuoka University 과학 기술 대학원)
Keiyama Akari (Nagoya City University, Now System Research Co., Ltd.)
Matsumoto Takahiro (Nagoya City University의 예술 및 공학 대학원)

출판 된 Academic Journal

학술 저널 이름 : 과학 보고서
doi 번호 :https://www.nature.com/articles/s41598-023-35035-5