Natura światła i niezwykłe zjawiska w optyce

[zbig44]

Propozycja kontynuowania zarchiwizowanego przez automat GW wątku z PF o tej
tematyce:
forum.gazeta.pl/forum/72,2.html?f=12172&w=6901211&a=6901211

[robakks]

forum.gazeta.pl/forum/72,2.html?f=12172&w=6901211&a=46715755__________________
zbig44 napisał:

| Promieniowanie Czerenkowa, dżety materii o pozornych prędkościach
| Przewyższających nawet kilkudziesięciokrotnie prędkość światła w próżni,
| światło w laboratoriach o prędkościach 'spacerowych' i grupowych większych
| od c, materiały o ujemnym współczynniku załamania, ale przede wszystkim:
|
| Co już wiemy o naturze światła? I jak nam się zdaje - czym światło jest
| w rzeczywistości?
| Czy istotnie pojedynczy foton jesteśmy w stanie na dziś przedstawić
| jedynie w postaci pojedynczego wielkiego znaku zapytania?

Powyższe to znakomite obserwacje, spostrzeżenia i wnioski. (sic!)
Świetne są też wypowiedzi (szczególnie Bonobo) który wykazał się
znakomitą wiedzą i intuicją:
forum.gazeta.pl/forum/72,2.html?f=12172&w=6901211&a=6901211
Proponuję Szanownym Kolegom podjęcie próby odpowiedzi
na takie pytanie:
"Gdzie JEST foton gdy go nie ma?"
Przykładem niech będzie żarówka:
zgaszona - nie świeci,
zapalona - świeci.
Czy żarówka rodzi fotony w czasie rzeczywistym tu i teraz? :)

ATVN - Foton jako cząstka kwantowa

[bonobo44]

Foton jako cząstka kwantowa
www.atvn.pl/archiwum_pliki/einstein_rok1905_cz3_foton_cz1.ram
www.atvn.pl/archiwum_pliki/einstein_rok1905_cz3_foton_cz2.ram
Prof. dr hab. Iwo Białynicki-Birula - Uniwersytet Warszawski Wydział
Matematyki, Informatyki i Mechaniki
Prof. dr hab. Stanisław Rohoziński - Uniwersytet Warszawski Wydział Fizyki

Tytuł cyklu: Sympozjum: Albert Einstein - rok 1905

<<Rewolucja w pojmowaniu i opisie świata dokonała się w roku 1905 wraz z
publikacją przełomowych prac Einsteina. Jego wkładowi w rozwój nauki zostało
poświęcone sympozjum zorganizowane przez Instytut Fizyki Teoretycznej
Uniwersytetu Warszawskiego. Wykład prof. dr. hab. Iwo Białynickiego-Biruli na
temat kwantów światła oraz fotonu - spojrzenie na historię i rozwój tych pojęć.
>>

ATVN - Interferencja i splątanie fotonów

[bonobo44]

Interferencja i splątanie fotonów oraz zastosowanie tych efektów do przesyłania
informacji
www.atvn.pl/archiwum_pliki/cz_10_Interferencja_i_splatanie_fotonow_cz_I.ram

www.atvn.pl/archiwum_pliki/cz_10_Interferencja_i_splatanie_fotonow_cz_II.ram

<<W podręcznikach fizyki ciągle można znaleźć stwierdzenie „foton interferuje
wyłącznie ze sobą” pochodzące z czasów, gdy dostępne były jedynie żarowe źródła
promieniowania. Jest to sformułowanie niefortunne gdyż sugeruje konieczność
stosowania opisu kwantowego tam gdzie, w rzeczywistości, chodzi o klasyczny
efekt falowy. Mimo to, ponieważ teoria kwantowa jest w swej naturze liniowa -
podobnie jak ruch falowy - tu również obserwujemy efekty interferencyjne.
Mówimy wtedy o interferencji kwantowej. Pięknym przykładem tego efektu jest
tzw. kot Schrödingera, czyli sytuacja, w której obiekt kwantowy, np. atom,
znajduje się równocześnie w dwóch miejscach a interferencja pomiędzy dwiema
częściami jego funkcji falowej może być obserwowana doświadczalnie.>>


Kwantowe splątanie dwóch atomów
www.atvn.pl/archiwum_pliki/cz_6_kwantowe_splatanie_dwoch_atomow_cz1.ram
www.atvn.pl/archiwum_pliki/cz_6_kwantowe_splatanie_dwoch_atomow_cz2.ram
Prof. dr hab. Ryszard Tanaś - Uniwersytet im. Adama Mickiewicza Zakład Optyki
Nieliniowej
Prof. dr hab. Józef Szudy - Uniwersytet Mikołaja Kopernika Instytut Fizyki

<<Kwantowe korelacje pomiędzy oddzielnymi układami kwantowymi, które zwane są
zwykle splątaniem kwantowym odgrywają zasadniczą rolę w informatyce kwantowej,
która pozwala na przetwarzanie informacji w sposób niedostępny w informatyce
klasycznej. Dlatego badania stopnia splątania układów kwantowych oraz jego
ewolucji w czasie stanowią istotny element badań w dziedzinie informatyki
kwantowej. Atom dwupoziomowy, tak popularny w optyce kwantowej, to w
dzisiejszej terminologii kubit (ang. qubit) - czyli bit kwantowy, a dwa atomy
to dwukubitowy rejestr kwantowy. Taki rejestr kwantowy złożony z dwóch atomów
dwupoziomowych może znaleźć się w stanie splątanym. Ewolucja takiego układu
opisywana jest w optyce kwantowej odpowiednimi znanymi równaniami, których
rozwiązania pozwalają śledzić własności układu, a w szczególności stopień
splątania kwantowego.>>

[alsor]

Co to za pliki 'ram'?

Czarodzieje od fizyki kwantowej nie potrafią
nawet poprawnie określić zasad odbicia światła od płaskiej
powierzchni a rzucają się do konstruowania komputerów kwantowych.
Śmiechu warte.

Nie ma rzeczywistych stanów splątanych -
to jest czysto matematyczne pojęcie = kompletnie bezużyteczne.

Wszystkie te nierealne zjawiska i własności
występujące w fizyce kwantowej wynikają z błędu
u samych podstaw teorii.

Stan splątany młota z sierpem, to dopiero by było, co?

Wzory Fresnela

[bonobo44]

alsor napisał:

> Czarodzieje od fizyki kwantowej nie potrafią
> nawet poprawnie określić zasad odbicia światła od płaskiej
> powierzchni

no tu trochę przesadziełeś,
do tego akurat nie trzeba "czarodziei od fizyki kwantowej" 8-)
www.fizyka.umk.pl/~andywojt/wyklady/Wyklad_9_05-06.doc

[alsor]

> no tu trochę przesadziełeś,
> do tego akurat nie trzeba "czarodziei od fizyki kwantowej" 8-)

W tym przypadku nie przesadziłem ani o 1mm.

Taka makroskopowa interpretacja,
to tylko schemat ideowy zjawiska,
Równania Maxwella wiele tu nie zdziałają -
powielenie wyniku z optyki geometrycznej,
plus kilka drobiazgów - natężenia, polaryzacja...

W skali mikro problem nie jest rozwiązany.
Cała maszyneria z QED nie potrafi odbić
jednego fotonu od dynamicznej chmury elektronów.
Takie odbicie kończy się zawsze losowym kierunkiem fotonu
(gwarantuje to nieoznaczoność położenia i pędu elektronu,
oraz parametrów chwiowych fotonu)

en.wikipedia.org/wiki/Photon_dynamics_in_the_double-slit_experiment
"There are two ways in which probability can be applied to the behavior of
photons; probability can be used to calculate the probable number of photons in
a particular state, or probability can be used to calculate the liklihood of a
single photon to be in a particular state. The former interpretation violates
energy conservation."

Dopiero naruszenie zasady zach. energii
pozwala uzyskać poprawny wynik,
a w praktyce takie naruszenie nie występuje, więc tak nie wolno...
----

W tym wykładzie omówiono sytuację skrajnie uproszczoną -
płaszczyzna, od której odbijamy może się poruszać,
a taki ruch występuje zawsze, i zawsze jest pomijany w podręcznikach...

Zespół statystyczny a pojedyncza cząstka kwantowa

[bonobo44]

"probability can be used to calculate the probable number of photons in
a particular state, or probability can be used to calculate the liklihood of a
single photon to be in a particular state."

"The former interpretation violates energy conservation."
To zdanie mówi, że zasadę zachowania energii narusza ta pierwsza interpretacja.

dlatego właśnie jako jedyna realistyczna pozostaje tylko ta druga:
wiąże ona prawdopodobieństwo z każdym POJEDYNCZYM fotonem,
a nie z ich zespołem, jak chcieliby przeciwnicy interpretacji
Deutscha (a właściwie, jak tego chce klasyczna interpretacja
rodem z (kwantowej) fizyki statystycznej)...

najnowsze doświadczenia z pojedynczymi cząstkami kwantowymi
w całej rozciągłości potwierdzają to, przed czym cofały się
umysły większości kilku ostatnich pokoleń fizyków...

[bonobo44]

o ktorym mowa w tym wykładzie ATVN

<<W Toruniu ujarzmią kwanty
Maciej Czarnecki, Toruń 2008-06-16, ostatnia aktualizacja 2008-06-16
08:39

Toruńscy naukowcy biorą udział w badaniach, które zrewolucjonizują
informatykę. Celem są nowe, stuprocentowo pewne sposoby szyfrowania,
a także komputer kwantowy, który bez trudu złamie używane dziś w
bankowości i telekomunikacji szyfry

Fot. Wojciech Kardas / AG
Wojciech Wasilewski z Instytutu Fizyki UMK pokazuje laser w
toruńskim laboratorium FAMO, w którym generowane są impulsy,
potrzebne do badań nad fotonami. W zeszłym roku Polacy jako pierwsi
na świecie zmierzyli kształt pojedynczego fotonu w czasieCzym różni
się komputer kwantowy od zwykłego peceta? Ten ostatni zapamiętuje
informacje i przeprowadza obliczenia w oparciu o system binarny, tj.
zero-jedynkowy. Maszyna kwantowa oprócz dwóch stanów 0 i 1 będzie
brała pod uwagę ich kwantową superpozycję, czyli wszelkie stany
pośrednie, których jest nieskończenie wiele. Dzięki temu poradzi
sobie z niektórymi zadaniami znacznie szybciej niż klasyczne
komputery. Otworzy to wielkie możliwości, np. błyskawicznego
przeszukiwania olbrzymich baz danych.

- Ale wówczas trzeba będzie też wymyślić nowy sposób kryptografii,
bo obecne klucze przestaną być bezpieczne - tłumaczy prof. Konrad
Banaszek z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika (UMK) w Toruniu. -
Komputer kwantowy bez problemu złamie szyfry używane dziś w bankach.

Obecnie, robiąc zakupy przez internet albo sprawdzając stan naszych
kont, korzystamy z algorytmu szyfrowania RSA. Opiera się on na
kluczu, który jest zazwyczaj 1024-bitową liczbą (składającą się z
blisko 300 cyfr w systemie dziesiętnym). Żeby rozgryźć taki szyfr,
trzeba byłoby rozłożyć klucz na czynniki pierwsze, co zwykłemu
komputerowi zajmie co najmniej kilkaset lat. Komputer kwantowy
będzie mógł to zrobić niemal od ręki.

Ubocznym efektem jego skonstruowania będzie dalsza miniaturyzacja
elektroniki. Jeśli wierzyć tzw. prawu Moore'a, według którego co 1,5
roku - 2 lata podwaja się gęstość upakowania tranzystorów w
procesorze, to w 2020 r. tranzystory osiągną rozmiary atomów. - To
realna data zbudowania komputera kwantowego z prawdziwego zdarzenia -
mówi dr Rafał Demkowicz-Dobrzański z UMK. - Ten wynalazek przyczyni
się do postępu we wszystkich dziedzinach, w których wykorzystuje się
zjawiska kwantowe, np. w nanotechnologii, a także przewróci do góry
nogami obecną kryptografię.

- Każda próba zbadania kwantów światła, tj. fotonów, zmienia ich
stan - mówi dr Demkowicz-Dobrzański. - Wymyślono więc sprytne
urządzenia, które wysyłają światłowodami pojedyncze fotony. Jeśli
przesyłaną informację przechwyci po drodze ktoś niepowołany, adresat
się o tym dowie, bo stan fotonów zostanie zaburzony. Jeśli zaś dotrą
do celu w stanie niezmienionym, będzie miał 100 proc. pewności, że
nikt ich nie podglądał.

Pierwsze prototypowe urządzenia do całkowicie bezpiecznej wymiany
informacji oferują już firmy z USA i Szwajcarii. Podłącza się je za
pomocą portu USB do komputera. Koszt niewielkiej skrzyneczki to ok.
20 tys. dolarów. Na razie eksperymentują z nimi duże banki i wojsko.
Ale technologia nie jest jeszcze idealna, bo z uwagi na zakłócenia i
straty w światłowodach działa tylko na odległościach do 100 km. Poza
tym przy większych dystansach szybkość transmisji spada do zaledwie
kilkudziesięciu bitów na sekundę.

Toruńskim fizykom już w 2004 r. udało się przesłać dwa splątane
fotony przez światłowód bez zaburzenia ich stanu. W lipcu
rozpoczynają trzyletni program badań, w których obok UMK weźmie
udział osiem ośrodków z Wielkiej Brytanii, Niemiec, Holandii i
Włoch. Niektóre, tak jak Toruń czy Cambridge, będą przeprowadzać
eksperymenty. Inne, na przykład włoska Pawia, niemiecki Brunszwik
czy londyński Imperial College, zapewnią wsparcie teoretyczne.

Komisja Europejska przeznaczyła na ten program 2 mln euro, a jego
głównym koordynatorem został prof. Banaszek. Polscy naukowcy,
korzystając ze specjalistycznego sprzętu Krajowego Laboratorium
Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej (FAMO) w Toruniu, będą
przeprowadzać doświadczenia na fotonach produkowanych w kryształach
nieliniowych. Będą je przepuszczać przez światłowody i badać, które
z nich są najbardziej odporne na zakłócenia. To jeden z możliwych
kierunków badań, bo komputery kwantowe próbuje się budować na różne
sposoby, na przykład stosując elementy nadprzewodnikowe albo
schłodzone atomy różnych pierwiastków.

Budżet toruńskiej części programu to 527 tys. euro. W wydatkach
będzie też partycypować Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. -
Na razie to tylko badania, ale jeśli nasz rząd będzie
zainteresowany, jesteśmy gotowi na współpracę przy tworzeniu
konkretnych technologii - deklarują naukowcy.


Źródło: Gazeta Wyborcza>>
wyborcza.pl/1,76842,5316517,W_Toruniu_ujarzmia_kwanty.html

szyfrowanie kwantowe

[bonobo44]

Pierwsza sieć zaszyfrowana kwantowo
pioc, bbc2008-10-10, ostatnia aktualizacja 2008-10-10 08:29

W Wiedniu ruszyła pierwsza sieć komputerowa, która jest idealnie
zabezpieczona przed kradzieżą danych
Przesyłane w niej dane i informacje są zaszyfrowane kwantowo. Próba
przechwycenia klucza nie może przejść niezauważenie, bo zabraniają
tego podstawowe prawa fizyki kwantowej. - Wszystkie schematy takiej
kryptografii opierają się na zasadzie nieoznaczoności Heisenberga,
tj. na tym, że nie można przeprowadzić pomiaru układu bez zakłócenia
jego stanu - mówi Gille Brassard z Uniwersytetu w Montrealu, który
ćwierć wieku temu był jednym z pomysłodawców szyfrowania
kwantowego. - Ten, kto zamierza podsłuchać czy przechwycić
przesyłany klucz szyfrowy, musi więc zostawić po sobie ślad, co
spowoduje wszczęcie alarmu w sieci.

Eksperymentalna sieć łączy sześć komputerów w różnych punktach
miasta za pomocą 200 km światłowodów.


Źródło: Gazeta Wyborcza
wyborcza.pl/1,75476,5792053,Pierwsza_siec_zaszyfrowana_kwantowo.html

[nowak11]

Kurczę, to wszystko jest bardzo interesujące... Szkoda tylko, że niewiele z tego
rozumiem;). Słowo 'kwant' brzmi dla mnie magicznie;). Kwantowe komputery będą
lepsze, kwantowe szyfry też, co jeszcze..? A co to w ogóle, do cholerki, znaczy,
że coś jest kwantowe?!

[ogarnijfizyke]

Cześć wszystkim,

Być może to będzie pomocne, sprawdzone informacje na temat optyki można znaleźć tutaj: fizyka.uniedu.pl/category/optyka/

Sam korzystam z tej strony regularnie pod kątem nauki :)