論文の概要: Diffraction without Waves: Emergence of the Quantum Substructure of
Light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.14217v1
- Date: Sat, 28 Mar 2020 22:34:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-27 16:19:51.469917
- Title: Diffraction without Waves: Emergence of the Quantum Substructure of
Light
- Title（参考訳）: 波のない回折:光の量子サブ構造の創出
- Authors: Joachim St\"ohr
- Abstract要約: 我々は、回折画像が光の基本的な量子状態を直接反映する新しいパラダイムを導入する。
従来の量子力学では、第1次QEDに対応する光の基本光子の性質は隠されている。
光の真の光子に基づくサブ構造は、2次QEDの特徴的な回折画像を通して明らかに現れる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Today, the nature of light is accounted for by one of the jewels of physics,
quantum electrodynamics (QED), the fundamental theory of light and matter. Yet
owing to its infinite complexity, scientists still debate how its central
concept, the photon, can be reconciled with the perceived existence of light
waves, emerging 200 years ago in the wake of Young's double slit diffraction
experiment. Ever since, the phenomenon of diffraction has been viewed to embody
the wave nature of light, leading to the schizophrenic wave-particle duality.
The latter does not exist in QED which is photon based without the existence of
waves. Here we introduce the new paradigm that diffraction images directly
reflect the fundamental quantum states of light. This is revealed by analysis
of the evolution of modern versions of Young's experiment performed with
differently modified laser light and photon-based detection. In conventional
quantum mechanics, corresponding to first order QED, the fundamental photon
nature of light remains hidden since different quantum states produce only two
basic types of diffraction patterns that may also be explained by coherent and
incoherent wave superposition. The true photon based substructure of light is
shown to clearly emerge through characteristic diffraction images in second
order QED. The degeneracy of the first order images is lifted, the
wave-particle equivalence breaks down, and the patterns directly reveal the
true quantum substructure of light. This allows the replacement of the
conventional concept of wave coherence by a precise order-dependent degree of
coherence that quantifies the interference and diffraction behavior of all
quantum states of light.
- Abstract（参考訳）: 今日、光の性質は物理学の宝石の一つ、量子電磁力学(qed)、光と物質の基本理論によって説明されている。
しかし、その無限の複雑さのため、科学者たちは、その中心となる概念である光子が、200年前のヤングの二重スリット回折実験の後に現れた光波の存在とどのように調和するかを議論している。
それ以来、回折現象は光の波動の性質を具現化しており、統合失調症の波と粒子の双対性に繋がる。
後者は、波の存在なしに光子に基づくQEDには存在しない。
ここでは、回折画像が光の基本量子状態を直接反映する新しいパラダイムを紹介する。
これは、異なる修正レーザー光と光子に基づく検出によって行われたヤングの実験の現代バージョンの進化の分析によって明らかになった。
従来の量子力学では、1次qedに対応するが、異なる量子状態はコヒーレントと非コヒーレント波重ね合わせによって説明できる2つの基本的な回折パターンしか生成しないため、光の基本光子の性質は隠れている。
光の真の光子に基づくサブ構造は、2次QEDの特徴的な回折画像を通して明らかに現れる。
第1次画像の縮退が解除され、波動粒子の等価性が破壊され、パターンは光の真の量子サブ構造を直接明らかにする。
これにより、従来の波動コヒーレンスの概念を、全ての光の量子状態の干渉と回折挙動を定量化する正確な順序依存コヒーレンスに置き換えることができる。
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