verschränkte Photonen in Lichtleitern


Licht ist eines der wichtigsten physikalischen Phänomene des Alltags. Auch die speziellen Eigenschaften des Lasers erobern mehr und mehr den Alltag. Hier können wir Fragen zum Licht erläutern.

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langlebiges Kaon

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Beitrag Fr 27. Jul 2012, 10:10

Re: verschränkte Photonen in Lichtleitern

Hi Solkar,

das Argument liegt auch gar nicht so sehr darin, wieviele Teilchen beteiligt sind, sondern was diese tun. Die Kohärenz geht im allgemeinen dann verloren, wenn unkontrollierbare Wechselwirkungen mit Hintergrundgas stattfinden, bei dem weder der Anfangszustand noch der Endzustand exakt bekannt sind. Wenn man also Einflüsse eines Thermischen Rauschens hat.

Hier ging es ja um Lichtleiter. Auch da wechselwirkt das Licht mit unzähligen Atomen des Lichtleiters und überträgt sogar Impuls auf diese. Aber das ganze findet gut kontrolliert statt, weil es nur einen Weg gibt, den die Lichtwelle unter Einhaltung aller Erhaltungsätze gehen kann. Hätten wir dagegen eine Lichtwelle, die ein Gas mit derselben Atomzahl durchläuft, wo aber reell Licht absorbiert und wieder emittiert werden kann, so würde die Polarisation und Richtung des Lichts nicht erhalten bleiben. Wir hätten eine inkohärente Wechselwirkung.

Gruß,
Joachim

langlebiges Kaon

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Beitrag Mi 1. Aug 2012, 10:57

Re: verschränkte Photonen in Lichtleitern

Hallo Joachim!

Dein Erklärungsansatz verlagert aber imo die Konfusion letztlich nur von "viel/wenig Teilchen" hin zu "viel/wenig Freiheitsgraden" - so richtig scharf ist das Kriterium damit imo auch nicht.

Kann es nicht sein, dass jene LWL wie Quantenradierer wirken, da die ausgetauschte Information 2er aufeinanderfolgenden Reflektionen sich im Vielteilchensystem des LWL wegmittelt?


Grüsse,

Solkar
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Pi-Meson

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Beitrag Do 2. Aug 2012, 11:51

Re: verschränkte Photonen in Lichtleitern

Solkar hat geschrieben:Hallo Joachim!

Dein Erklärungsansatz verlagert aber imo die Konfusion letztlich nur von "viel/wenig Teilchen" hin zu "viel/wenig Freiheitsgraden" - so richtig scharf ist das Kriterium damit imo auch nicht.
...


Sehe ich auch so. Einleuchtender wäre für mich die Erklärung, dass die Natur der aktuellen Wechselwirkung ausschlaggend ist: wenn ein Photon, das über seine Polarisation mit einem anderen verschränkt ist, bei einer absolut elastischen Totalreflexion im Lichtleiter seine Polarisation beibehält, dann bleibt auch die Verschränkung bestehen. Dekohärenz würde dann nur durch solche Reflexionen verursacht, die nicht 100%ig elastisch ablaufen. Es wäre dann also nicht so, dass jede Wechselwirkung dekohäriert (wie man es meist - vermutlich übervereinfacht dargestellt - liest), sondern nur solche Wechselwirkungen, die jeweilige physikalische Verschränkungs-Observable nicht erhalten.

Ich weiss aber jetzt nicht einmal, ob ideale elastische Totalreflexionen wirklich den Polarisationzustand eines Photons erhalten. Kann man dazu ganz allgemein etwas sagen, Joachim?

Gruss,
Hawkwind
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langlebiges Kaon

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Beitrag Do 2. Aug 2012, 11:57

Re: verschränkte Photonen in Lichtleitern

Hawkwind hat geschrieben: Einleuchtender wäre für mich die Erklärung, dass die Natur der aktuellen Wechselwirkung ausschlaggend ist:


Hab ich nicht genau das geschrieben? Wenn es sich um eine Reflexion ohne Anregung der Atome handelt, ist die Polarisation erhalten. Absorption und Re-Emission zerstören die Polarisation.

Gruß,
Joachim

Pi-Meson

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Beitrag Do 2. Aug 2012, 12:07

Re: verschränkte Photonen in Lichtleitern

Joachim hat geschrieben:
Hawkwind hat geschrieben: Einleuchtender wäre für mich die Erklärung, dass die Natur der aktuellen Wechselwirkung ausschlaggend ist:


Hab ich nicht genau das geschrieben? Wenn es sich um eine Reflexion ohne Anregung der Atome handelt, ist die Polarisation erhalten.


Das war mir ja nicht klar gewesen, Joachim ... vielleicht eine peinliche Bildungslücke von mir.

Joachim hat geschrieben:Absorption und Re-Emission zerstören die Polarisation.

Gruß,
Joachim


Habe auch gerade gefunden, dass es Lichtleiter gibt, welche die Polarisation erhalten:

... coupled to a mono-mode optical fiber with polarization conservation ...

aus
http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00 ... _IUSTI.pdf

Ich hatte bisher immer den Eindruck, dass du mir widersprichst. :)

Egal - dann habe ich das ja vielleicht letztendlich doch noch ein bisschen besser verstanden.


Gruss,
Uli

langlebiges Kaon

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Beitrag Fr 3. Aug 2012, 10:50

Re: verschränkte Photonen in Lichtleitern

Hallo Joachim!

Joachim hat geschrieben:Wenn es sich um eine Reflexion ohne Anregung der Atome handelt, [...]
Wo bleibt denn die Impulsdifferenz bei Totalreflexion?

Grüsse,

Solkar
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Pi-Meson

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Beitrag Fr 3. Aug 2012, 12:24

Re: verschränkte Photonen in Lichtleitern

Solkar hat geschrieben:Hallo Joachim!

Joachim hat geschrieben:Wenn es sich um eine Reflexion ohne Anregung der Atome handelt, [...]
Wo bleibt denn die Impulsdifferenz bei Totalreflexion?

Grüsse,

Solkar


Ich schätze, es findet ein Impulsaustausch zwischen dem Gitterverbund des Lichtleiters und den total-reflektierten Photonen statt. Falls sich der totale Nettoimpulsübertrag wegen der unzähligen Reflexionen in zufälligen Richtungen nicht heraushebt, dann müssten diese Reflexionen einen gewissen - vermutlich extrem winzigen - "Strahlungsdruck" auf den Lichtleiter erzeugen (in einem gekrümmten Lichtleiter z.B.).

Gruss,
Hawkwind
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langlebiges Kaon

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Beitrag Fr 3. Aug 2012, 12:40

Re: verschränkte Photonen in Lichtleitern

Hallo,

Ja, so sehe ich das auch. Ihr müsst bedenken, dass es im Lichtleiter keine einzelnen Stöße der Photonen mit Atomen gibt. Die Lichtleitung in einem Medium ist eine gemeinsame Anregung der polarisierten Atome mit dem Vakuum-elektrischen-Feld. Das zeigt sehr schön, dass es nicht wirklich auf die Zahl der Freiheitsgrade ankommt. Die ist im Lichtleiter sehr hoch, sondern darauf, ob die Wechselwirkungen kohärent oder inkohärent (=Phasen zerstörend) sind.

Gruß,
Joachim

langlebiges Kaon

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Beitrag Fr 3. Aug 2012, 21:11

Re: verschränkte Photonen in Lichtleitern

Hawkwind hat geschrieben:Falls sich der totale Nettoimpulsübertrag wegen der unzähligen Reflexionen in zufälligen Richtungen nicht heraushebt
Das meinte ich mit dem "Quantenradieren"; wenn sich das aber nicht wegmittelt, würde ich sagen dass der Impuls "gemessen" wurde; deswegen halte ich dies
Hawkwind hat geschrieben:sondern nur solche Wechselwirkungen, die jeweilige physikalische Verschränkungs-Observable nicht erhalten.
für einen guten Ansatz.

Grüsse,

Solkar
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