Interaktionsfri mätning

Inom fysiken är interaktionsfri mätning en typ av mätning inom kvantmekaniken som detekterar ett objekts position , närvaro eller tillstånd utan att det sker någon interaktion mellan det och mätanordningen. Exempel inkluderar Renninger-experimentet med negativt resultat , Elitzur-Vaidman-bombtestningsproblemet och vissa optiska system med dubbla kaviteter, såsom Hardys paradox .

I Quantum Computation benämns sådana mätningar som Counterfactual Quantum Computation , en idé som introducerades av fysikerna Graeme Mitchinson och Richard Jozsa . Exempel inkluderar Keith Bowdens Counterfactual Mirror Array som beskriver en digital dator som kontrafaktiskt kan förhöras för att beräkna om en ljusstråle inte skulle kunna passera genom en labyrint.

Ursprungligen föreslogs som tankeexperiment, interaktionsfria mätningar har experimentellt demonstrerats i olika konfigurationer.

Interaktionsfria mätningar har också föreslagits som ett sätt att minska provskador i elektronmikroskopi.

Kontrafaktisk kvantkommunikation

Under 2012 har idén om kontrafaktisk kvantkommunikation föreslagits och demonstrerats. Dess första prestation rapporterades 2017. Enligt samtida föreställningar om kontrafaktisk kvantkommunikation kan information därigenom utbytas utan att någon fysisk partikel/materia/energi överförs mellan parterna, utan kvantteleportering och utan att informationen är frånvaro av en signal . År 2020 föreslog forskning att detta är baserat på någon form av samband mellan egenskaperna hos modulärt rörelsemängd med masslös ström hos modulär rörelsemängdsström som korsar "sändningskanalen" med deras tolknings förklaring inte baserad på "spöklik handling på avstånd " men egenskaper hos en partikel som kan "färdas lokalt genom regioner från vilka partikeln själv är utesluten".

Se även

^ Elitzur, Avshalom C. ; Vaidman, Lev (1993-07-01). "Kvantmekaniska interaktionsfria mätningar". Fysikens grunder . 23 (7): 987–997. arXiv : hep-th/9305002 . Bibcode : 1993FoPh...23..987E . CiteSeerX 10.1.1.263.5508 . doi : 10.1007/BF00736012 . ISSN 0015-9018 . S2CID 18707734 .
^ Mitchison, Graeme; Jozsa, Richard (8 maj 2001). "Kontrafaktisk beräkning". Proceedings of the Royal Society of London A . 457 (2009): 1175–1193. arXiv : quant-ph/9907007 . Bibcode : 2001RSPSA.457.1175M . CiteSeerX 10.1.1.251.9270 . doi : 10.1098/rspa.2000.0714 . S2CID 16208575 .
^ Bowden, Keith G, "Classical Computation can be Counterfactual", i Aspects I, Proc ANPA19, Cambridge 1997 (publicerad maj 1999), ISBN 0-9526215-3-3
^ Bowden, Keith (1997-03-15). "Kan Schrödingers katt kollapsa vågfunktionen?" . Arkiverad från originalet 2007-10-16 . Hämtad 2007-12-08 .
^ Kwiat, Paul; Weinfurter, Harald; Herzog, Thomas; Zeilinger, Anton; Kasevich, Mark A. (1995-06-12). "Interaktionsfri mätning". Fysiska granskningsbrev . 74 (24): 4763–4766. Bibcode : 1995PhRvL..74.4763K . CiteSeerX 10.1.1.561.6205 . doi : 10.1103/PhysRevLett.74.4763 . PMID 10058593 .
^ White, Andrew G. (1998). " "Interaktionsfri" bildbehandling". Fysisk granskning A . 58 (1): 605–613. arXiv : quant-ph/9803060 . Bibcode : 1998PhRvA..58..605W . doi : 10.1103/PhysRevA.58.605 . S2CID 125768139 .
^ Tsegaye, T.; Goobar, E.; Karlsson, A.; Björk, G.; Loh, MIN; Lim, KH (1998-05-01). "Effektiva interaktionsfria mätningar i en högfinsinterferometer". Fysisk granskning A . 57 (5): 3987–3990. Bibcode : 1998PhRvA..57.3987T . doi : 10.1103/PhysRevA.57.3987 .
^ Putnam, William P. (2009). "Icke-invasiv elektronmikroskopi med interaktionsfria kvantmätningar" . Fysisk granskning A . 80 (4): 040902. Bibcode : 2009PhRvA..80d0902P . doi : 10.1103/PhysRevA.80.040902 .
^ Kruit, P.; Hobbs, RG; Kim, CS.; Yang, Y.; Manfrinato, VR; Hammer, J.; Thomas, S.; Weber, P.; Klopfer, B. (maj 2016). "Designer för ett kvantelektronmikroskop". Ultramikroskopi . 164 : 31–45. arXiv : 1510.05946 . doi : 10.1016/j.ultramic.2016.03.004 . ISSN 0304-3991 . PMID 26998703 . S2CID 22658047 .
^ Liu, Yang; Ju, Lei; Liang, Xiao-Lei; Tang, Shi-Biao; Tu, Guo-Liang Shen; et al. (2012-07-19). "Experimentell demonstration av kontrafaktisk kvantkommunikation". Fysiska granskningsbrev . American Physical Society (APS). 109 (3): 030501. arXiv : 1107.5754 . Bibcode : 2012PhRvL.109c0501L . doi : 10.1103/physrevlett.109.030501 . ISSN 0031-9007 . PMID 22861830 . S2CID 19114400 .
^ "Forskare uppnår direkt kontrafaktisk kvantkommunikation för första gången" . Futurism . Hämtad 16 januari 2021 .
^ "Elementära partiklar skiljer sig åt med sina egenskaper" . phys.org . Hämtad 16 januari 2021 .
^ McRae, Mike. "I ett sinnesvärkande nytt papper ger fysiker Schrodingers katt ett Cheshire-grin" . ScienceAlert . Hämtad 16 januari 2021 .
^ Aharonov, Yakir; Rohrlich, Daniel (21 december 2020). "Vad är icke-lokalt i kontrafaktisk kvantkommunikation?" . Fysiska granskningsbrev . 125 (26): 260401. arXiv : 2011.11667 . Bibcode : 2020PhRvL.125z0401A . doi : 10.1103/PhysRevLett.125.260401 . PMID 33449741 . S2CID 145994494 . Hämtad 16 januari 2021 . Tillgänglig på arXiv under CC BY 4.0 .

Bibliografi

Renninger, M. (1960). "Messungen ohne Störung des Meßobjekts" [Observationer utan att störa objektet]. Zeitschrift für Physik (på tyska). Springer Science and Business Media LLC. 158 (4): 417–421. Bibcode : 1960ZPhy..158..417R . doi : 10.1007/bf01327019 . ISSN 1434-6001 . S2CID 123027469 .
Renninger, M. (1953). "Zum Wellen-Korpuskel-Dualismus". Zeitschrift für Physik (på tyska). Springer Science and Business Media LLC. 136 (3): 251–261. Bibcode : 1953ZPhy..136..251R . doi : 10.1007/bf01325679 . ISSN 1434-6001 . S2CID 123122734 .
Louis de Broglie , The Current Interpretation of Wave Mechanics , (1964) Elsevier, Amsterdam. (Ger diskussion om Renninger-experimentet.)
Dicke, RH (1981). "Interaktionsfria kvantmätningar: en paradox?". American Journal of Physics . American Association of Physics Teachers (AAPT). 49 (10): 925–930. Bibcode : 1981AmJPh..49..925D . doi : 10.1119/1.12592 . ISSN 0002-9505 . (Ger en ny diskussion om Renninger-experimentet) .
Cramer, John G. (1986-07-01). "Den transaktionella tolkningen av kvantmekaniken" . Recensioner av modern fysik . American Physical Society (APS). 58 (3): 647–687. Bibcode : 1986RvMP...58..647C . doi : 10.1103/revmodphys.58.647 . ISSN 0034-6861 . Arkiverad från originalet 2005-12-20. (Avsnitt 4.1 granskar Renningers experiment) .
Paul G. Kwiat, The Tao of Quantum Interrogation , (2001).
Sean M. Carroll , Quantum Interrogation Archived 2007-02-03 at the Wayback Machine , (2006).

externa länkar

Paige, AJ; Kwon, Hyukjoon; Simsek, Selwyn; Själv, Chris N.; Gray, Johnnie; Kim, MS (2020-04-30). "Quantum delokaliserade interaktioner". Fysiska granskningsbrev . 125 (24): 240406. arXiv : 2004.14658 . Bibcode : 2020PhRvL.125x0406P . doi : 10.1103/PhysRevLett.125.240406 . PMID 33412066 . S2CID 216867791 .

[1] Elitzur, Avshalom C. ; Vaidman, Lev (1993-07-01). "Kvantmekaniska interaktionsfria mätningar". Fysikens grunder . 23 (7): 987–997. arXiv : hep-th/9305002 . Bibcode : 1993FoPh...23..987E . CiteSeerX 10.1.1.263.5508 . doi : 10.1007/BF00736012 . ISSN 0015-9018 . S2CID 18707734 .

[MitchinsonJozsa-2] Mitchison, Graeme; Jozsa, Richard (8 maj 2001). "Kontrafaktisk beräkning". Proceedings of the Royal Society of London A . 457 (2009): 1175–1193. arXiv : quant-ph/9907007 . Bibcode : 2001RSPSA.457.1175M . CiteSeerX 10.1.1.251.9270 . doi : 10.1098/rspa.2000.0714 . S2CID 16208575 .

[Bowden1-3] Bowden, Keith G, "Classical Computation can be Counterfactual", i Aspects I, Proc ANPA19, Cambridge 1997 (publicerad maj 1999), ISBN 0-9526215-3-3

[Bowden2-4] Bowden, Keith (1997-03-15). "Kan Schrödingers katt kollapsa vågfunktionen?" . Arkiverad från originalet 2007-10-16 . Hämtad 2007-12-08 .

[5] Kwiat, Paul; Weinfurter, Harald; Herzog, Thomas; Zeilinger, Anton; Kasevich, Mark A. (1995-06-12). "Interaktionsfri mätning". Fysiska granskningsbrev . 74 (24): 4763–4766. Bibcode : 1995PhRvL..74.4763K . CiteSeerX 10.1.1.561.6205 . doi : 10.1103/PhysRevLett.74.4763 . PMID 10058593 .

[6] White, Andrew G. (1998). " "Interaktionsfri" bildbehandling". Fysisk granskning A . 58 (1): 605–613. arXiv : quant-ph/9803060 . Bibcode : 1998PhRvA..58..605W . doi : 10.1103/PhysRevA.58.605 . S2CID 125768139 .

[7] Tsegaye, T.; Goobar, E.; Karlsson, A.; Björk, G.; Loh, MIN; Lim, KH (1998-05-01). "Effektiva interaktionsfria mätningar i en högfinsinterferometer". Fysisk granskning A . 57 (5): 3987–3990. Bibcode : 1998PhRvA..57.3987T . doi : 10.1103/PhysRevA.57.3987 .

[8] Putnam, William P. (2009). "Icke-invasiv elektronmikroskopi med interaktionsfria kvantmätningar" . Fysisk granskning A . 80 (4): 040902. Bibcode : 2009PhRvA..80d0902P . doi : 10.1103/PhysRevA.80.040902 .

[9] Kruit, P.; Hobbs, RG; Kim, CS.; Yang, Y.; Manfrinato, VR; Hammer, J.; Thomas, S.; Weber, P.; Klopfer, B. (maj 2016). "Designer för ett kvantelektronmikroskop". Ultramikroskopi . 164 : 31–45. arXiv : 1510.05946 . doi : 10.1016/j.ultramic.2016.03.004 . ISSN 0304-3991 . PMID 26998703 . S2CID 22658047 .

[10] Liu, Yang; Ju, Lei; Liang, Xiao-Lei; Tang, Shi-Biao; Tu, Guo-Liang Shen; et al. (2012-07-19). "Experimentell demonstration av kontrafaktisk kvantkommunikation". Fysiska granskningsbrev . American Physical Society (APS). 109 (3): 030501. arXiv : 1107.5754 . Bibcode : 2012PhRvL.109c0501L . doi : 10.1103/physrevlett.109.030501 . ISSN 0031-9007 . PMID 22861830 . S2CID 19114400 .

[11] "Forskare uppnår direkt kontrafaktisk kvantkommunikation för första gången" . Futurism . Hämtad 16 januari 2021 .

[12] "Elementära partiklar skiljer sig åt med sina egenskaper" . phys.org . Hämtad 16 januari 2021 .

[13] McRae, Mike. "I ett sinnesvärkande nytt papper ger fysiker Schrodingers katt ett Cheshire-grin" . ScienceAlert . Hämtad 16 januari 2021 .

[14] Aharonov, Yakir; Rohrlich, Daniel (21 december 2020). "Vad är icke-lokalt i kontrafaktisk kvantkommunikation?" . Fysiska granskningsbrev . 125 (26): 260401. arXiv : 2011.11667 . Bibcode : 2020PhRvL.125z0401A . doi : 10.1103/PhysRevLett.125.260401 . PMID 33449741 . S2CID 145994494 . Hämtad 16 januari 2021 . Tillgänglig på arXiv under CC BY 4.0 .