{"id":17991,"date":"2011-06-25T19:30:31","date_gmt":"2011-06-25T16:30:31","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=17991"},"modified":"2011-08-08T23:03:45","modified_gmt":"2011-08-08T20:03:45","slug":"pilguheit-tabamatule-lainefunktsioonile","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=17991","title":{"rendered":"Pilguheit tabamatule lainefunktsioonile"},"content":{"rendered":"

Kvantmehaanika tavap\u00e4rases t\u00f5lgenduses sisaldab lainefunktsioon maksimaalset v\u00f5imalikku teavet s\u00fcsteemi seisundi kohta. See m\u00e4\u00e4rab erinevate tulemuste saamise v\u00f5imalikkuse juhul, kui m\u00f5\u00f5tmine viiakse l\u00e4bi s\u00fcsteemi seesuguste d\u00fcnaamiliste muutujatega, nagu n\u00e4iteks selle asukoht v\u00f5i impulss. <\/strong><\/p>\n

\"\"<\/a>

Footoni lainefunktsioon, mis sisaldab selle kohta kogu v\u00f5imalikku informatsiooni igal ajahetkel, on selles kunstniku t\u00f5lgenduses v\u00e4rviliselt kujutatud Lundeeni ja tema meeskonna poolt kasutatud eksperimentaalsel aparatuuril. Pilt: Jeff Lundeen ja Charles Bamber<\/p><\/div>\n

Lainefunktsiooni m\u00f5\u00f5tmine pole aga lihtne \u00fclesanne. Heisenbergi m\u00e4\u00e4ramatuse printsiibi t\u00f5ttu on tundunud v\u00f5imatuna m\u00f5\u00f5ta kvants\u00fcsteemi ilma seda h\u00e4vitamata enne, kui lainefunktsioon on t\u00e4ielikult leitud. N\u00fc\u00fcd on Jeff Lundeen<\/strong> koos oma meeskonnaga esmakordselt otse m\u00f5\u00f5tnud identsete \u00fcksikute footonite lainefunktsiooni, v\u00f5ttes uue l\u00e4henemise kvantm\u00f5\u00f5tmisele, kirjutab PhysicsWorld.com<\/a>.<\/p>\n

S\u00fcsteemi \u00fche osa, n\u00e4iteks \u00fcksiku footoni m\u00f5\u00f5tmine annab meile vaid osa lainefunktsioonist. M\u00f5\u00f5tmist peab palju kordi uuesti l\u00e4bi viima komplekti identsete footonitega, et koguda piisavalt informatsiooni terve lainefunktsiooni koostamiseks. See kaudse m\u00f5\u00f5tmise vorm, mida tuntakse kvant-tomograafia nime all, on olnud kasutusel juba m\u00f5nda aega.<\/p>\n

Virvenduste salvestamine<\/strong><\/p>\n

Lundeen v\u00f5rdleb tomograafiat tiigi pinnal tekkiva virvenduse kaardistamisega, v\u00f5ttes kaadreid virvenduste varjudest tiigi p\u00f5hjas. Kombineerides informatsiooni mitmetest kaadritest, on v\u00f5imalik kokku panna terviklik virvenduse kuju. \u00a0Kvant-tomograafias on aga iga kaadri v\u00f5tmine nii \u201ctugev\u201d, et see h\u00e4vitab virvenduse ning protsessi peab taas kordama identsete virvendustega. \u00a0Oma destruktiivse loomuse t\u00f5ttu pole v\u00f5imalik m\u00e4\u00e4rata teatud lainefunktsioone, n\u00e4iteks aatomi- v\u00f5i molekulaarorbitaale.<\/p>\n

Varjudele keskendumise asemel on meeskond v\u00e4lja t\u00f6\u00f6tanud viisi uurimaks r\u00fchma footonite lainefunktsiooni reaal- ja imaginaarosi. Meetod toetub \u201cn\u00f5rga m\u00f5\u00f5tmise\u201d ideele, mida on hiljuti kasutatud m\u00f5nede kvants\u00fcsteemide m\u00f5\u00f5tmisel \u2013 see ei h\u00e4vita lainefunktsiooni.<\/p>\n

\u201cMeie arusaam lainefunktsioonist on \u00fcpris abstraktne ning sellele pole olemas ametlikku \u00f5piku definitsiooni,\u201d s\u00f5nas Lundeen. \u201cOtsustasime kasutada \u201cn\u00f5rga m\u00f5\u00f5tmise\u201d meetodit hoolimata teadlaste n\u00e4ivast ettevaatusest selle suhtes,\u201d j\u00e4tkab ta, selgitades, et kuigi \u201cn\u00f5rga m\u00f5\u00f5tmise\u201d teooria arendati v\u00e4lja juba 1980. aastatel, heideti see paljude uurijate poolt k\u00f5rvale, sest see tootis \u00fcsna \u201cveidraid\u201d, oodatust m\u00e4rksa suuremaid tulemusi. Ootamatute tulemuste p\u00f5hjus on Lundeeni s\u00f5nul see, et \u201cn\u00f5rk m\u00f5\u00f5tmine\u201d annab kompleksarvu, mis koosneb reaalosast ja imaginaarosast.<\/p>\n

\u00d5rn m\u00f5\u00f5tmine<\/strong><\/p>\n

\u201cN\u00f5rga m\u00f5\u00f5tmise\u201d teooria v\u00e4idab, et on v\u00f5imalik \u201c\u00f5rnalt\u201d v\u00f5i \u201cn\u00f5rgalt\u201d m\u00f5\u00f5ta kvants\u00fcsteemi ning koguda informatsiooni \u00fche omaduse, n\u00e4iteks asukoha kohta, ilma komplementaarset omadust (impulssi) n\u00e4htavalt h\u00e4irimata, avaldamata m\u00f5ju terve s\u00fcsteemi arengule. Kuigi igal m\u00f5\u00f5tmisel saadakse imev\u00e4ike hulk informatsiooni, annab mitme m\u00f5\u00f5tmise keskmine t\u00e4pse hinnangu m\u00f5\u00f5detavale omadusele ilma l\u00f5pptulemust moonutamata.<\/p>\n

\u00dcldisel kvantm\u00f5\u00f5tmisel pannakse m\u00f5\u00f5detav s\u00fcsteem paari teise seisundiga, mida v\u00f5ib pidada \u201cosutiks\u201d. M\u00f5\u00f5detava omaduse kohta kogutakse informatsiooni, j\u00e4lgides muutusi osuti asukohas. \u00dcldiselt peetakse seda \u201ctugevaks m\u00f5\u00f5tmiseks\u201d, sest osuti algse ja l\u00f5pliku asukoha vahel esineb kerge kattumine. N\u00e4iteks viiks footoni avastamine laengsidestusseadises osuti nullilt footonilt \u00fchele, kuid samas ka h\u00e4vitaks selle footoni.<\/p>\n

\u201cN\u00f5rga\u201d m\u00f5\u00f5tmise korral juhtub aga vastupidine: osuti l\u00f5plik asukoht kattuks suurel m\u00e4\u00e4ral esialgsega. Meeskonna poolt l\u00e4bi viidud m\u00f5\u00f5tmisel leiti lainefunktsiooni reaalosa osuti v\u00e4ikese nihke kaudu, mis on seotud footoni asukohaga. Lainefunktsiooni imaginaarosa leiti aga osuti nihke kaudu seoses footoni impulsiga. Seega m\u00f5\u00f5deti asukoht \u201cn\u00f5rgalt\u201d ning impulss \u201ctugevalt\u201d.<\/p>\n

Neli p\u00f5hisammu<\/strong><\/p>\n

Eksperimendis oli neli p\u00f5hisammu. Esiteks loodi identsete lainefunktsioonidega \u00fcksikute footonite voog. \u201cPraktiliselt v\u00f5imatu on lainefunktsiooni m\u00f5\u00f5ta ainult \u00fche kvants\u00fcsteemi eksemplariga, n\u00e4iteks \u00fche footoniga \u2013 selles oleme peaaegu kindlad,\u201d selgitas Lundeen. Meeskond kasutas footonite voo loomiseks kas n\u00f5rgendatud laserkiirt v\u00f5i protsessi, mis on tuntud spontaanse parameetrilise allamuundamise (spontaneous parametric down-conversion<\/a><\/em>) nime all.<\/p>\n

J\u00e4rgmise sammuna seati \u00fcles footoni ristasendi \u201cn\u00f5rk m\u00f5\u00f5tmine\u201d, tekitades kvartskristalli abil iga footoni polarisatsioonis imev\u00e4ikese, 10\u00b0-se p\u00f6\u00f6rde. Kuna muutus polarisatsioonis on nii t\u00fchine, ei h\u00e4iri see s\u00fcsteemi m\u00e4rgatavalt.<\/p>\n

Seej\u00e4rel joondati footonid omavahel, kusjuures registreeriti vaid kindlas suunas liikuvad footonid \u2013 viidi l\u00e4bi j\u00e4relvalik. See on \u201ctugev\u201d m\u00f5\u00f5tmine. Viimase sammuna viidi l\u00e4bi \u201cn\u00f5rk\u201d m\u00f5\u00f5tmine, m\u00f5\u00f5tes kahte t\u00fc\u00fcpi polarisatsiooni, mis on reaalselt ilmnenud footonite j\u00e4rel-kollimatsioonis. See on kahekordne, sest m\u00f5\u00f5tmise reaalosa on lineaarse p\u00f6\u00f6rlemise tegelik ilmnenud hulk. Imaginaarosa leiti ilmnenud polarisatsiooni ringikujulise p\u00f6\u00f6rlemise v\u00f5i \u201celliptilisuse\u201d kaudu. Koos annavad need v\u00e4\u00e4rtused lainefunktsiooni \u201cn\u00f5rga m\u00f5\u00f5tmise\u201d. Uurijad kordasid m\u00f5\u00f5tmist teistsuguste lainefunktsioonidega footonitega, et kinnitada tulemuste \u00f5igsust.<\/p>\n

Parem kui tomograafia?<\/strong><\/p>\n

Lundeen r\u00f5hutab, et signaali ja m\u00fcra suhe tema meeskonna eksperimendis oli \u00fcpris hea. Ta v\u00e4idab, et \u201cn\u00f5rga m\u00f5\u00f5tmise\u201d tehnika kasu avaldub selles, et tulemused v\u00f5imendatakse. Seega v\u00f5ib see osutuda eriti kasulikuks s\u00fcsteemide uurimisel, mida praegu on v\u00e4ga keeruline m\u00f5\u00f5ta.<\/p>\n

Kuigi ta usub, et ka kvant-tomograafial saab olema rakendust, arvab Lundeen, et teatud s\u00fcsteemide m\u00f5\u00f5tmisel osutub tema meeskonna poolt kasutatud tehnika tulutoovaks. \u201cKui tomograafia on globaalne m\u00f5\u00f5tmine, mis on pigem lainefunktsiooni rekonstruktsioon, on meie m\u00f5\u00f5tmine lokaalne ja otsene,\u201d selgitas ta. \u201cMeie uurimust\u00f6\u00f6 lihtne kasu on see, et n\u00fc\u00fcd on meil t\u00f6\u00f6tav \u00f5piku definitsioon lainefunktsioonist \u2013 miski, mis on h\u00e4davajalik.\u201d<\/p>\n

Allikas<\/a><\/p>\n

Teadusartikkel: “Direct Measurement of the Quantum Wavefunction<\/a>“<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Kvantmehaanika tavap\u00e4rases t\u00f5lgenduses sisaldab lainefunktsioon maksimaalset v\u00f5imalikku teavet s\u00fcsteemi seisundi kohta. See m\u00e4\u00e4rab erinevate tulemuste saamise v\u00f5imalikkuse juhul, kui m\u00f5\u00f5tmine viiakse l\u00e4bi s\u00fcsteemi seesuguste d\u00fcnaamiliste muutujatega, nagu n\u00e4iteks selle asukoht v\u00f5i impulss. Lainefunktsiooni m\u00f5\u00f5tmine pole aga lihtne \u00fclesanne. Heisenbergi m\u00e4\u00e4ramatuse printsiibi t\u00f5ttu on tundunud v\u00f5imatuna m\u00f5\u00f5ta kvants\u00fcsteemi ilma seda h\u00e4vitamata enne, kui lainefunktsioon on t\u00e4ielikult […]<\/p>\n","protected":false},"author":448,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[16],"tags":[],"class_list":{"0":"post-17991","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-teadusuudis","7":"entry","8":"has-post-thumbnail"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/17991","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/448"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=17991"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/17991\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=17991"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=17991"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=17991"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}