論文の概要: Quantum decoherence of free electrons and interaction with distant objects

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.11595v1
• Date: Tue, 20 Jun 2023 15:13:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-21 13:45:04.541805
• Title: Quantum decoherence of free electrons and interaction with distant objects
• Title（参考訳）: 自由電子の量子デコヒーレンスと遠方物体との相互作用
• Authors: Cruz I. Velasco, Valerio Di Giulio, and F. Javier Garc\'ia de Abajo
• Abstract要約: マクロな距離を含むマクロ的な相関は、低温の原子ガスや物質波と同様に、絡み合った光子の間で観察することができる。 我々は、マクロ距離を伴い、ほぼ完全にコヒーレンスを減少させる量子力学の顕在化を明らかにした。 以上の結果から,真空温度を計測し,遠隔物体の存在を非破壊的に検出する方法が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum physics rules the dynamics of small objects as they interact over microscopic length scales. Nevertheless, quantum correlations involving macroscopic distances can be observed between entangled photons as well as in atomic gases and matter waves at low temperatures. The long-range nature of the electromagnetic coupling between charged particles and extended objects could also trigger quantum phenomena over large distances. Here, we reveal a manifestation of quantum mechanics that involves macroscopic distances and results in a nearly complete depletion of coherence associated with which-way free-electron interference produced by electron--radiation coupling in the presence of a distant extended object. We illustrate this effect by a rigorous theoretical analysis of a two-path electron beam interacting with a semi-infinite plate and find the inter-path coherence to vanish proportionally to the path separation at zero temperature and exponentially at finite temperature. Besides the fundamental interest of this macroscopic quantum phenomenon, our results suggest an approach to measuring the vacuum temperature and nondestructively sensing the presence of distant objects.
• Abstract（参考訳）: 量子物理学は、微視的な長さスケールで相互作用する小さな物体の力学を規定する。 それにもかかわらず、マクロ距離を含む量子相関は、低温で原子ガスや物質波と同様に絡み合った光子の間で観測することができる。 荷電粒子と拡張物体との間の電磁結合の長距離的性質は、大きな距離で量子現象を引き起こすこともできる。 ここでは、マクロ距離を含む量子力学の顕在化と、遠方拡張物体の存在下での電子-放射結合によって生じる電子-電子間干渉によるコヒーレンスのほぼ完全な減少を示す。 この効果を半無限板と相互作用する2経路電子ビームの厳密な理論的解析により説明し、ゼロ温度での経路分離に比例して有限温度で指数関数的に消失する経路間コヒーレンスを見出した。 この巨視的量子現象の基本的な関心に加えて、この結果は真空温度を測定し、遠方の物体の存在を非破壊的に検知するアプローチを示唆している。

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