Published December 10, 2020
| Version v1
Publication
Open
Quantum coherence enfeebled by classical uncertainties
- 1. Bariloche Atomic Centre
- 2. Polytechnic University of Bari
- 3. Comisión Nacional de Energía Atómica
- 4. National University of Cuyo
- 5. Balseiro Institute
- 6. Centro Científico Tecnológico - San Juan
- 7. Kansas State University
- 8. University of Rostock
- 9. Guangdong Technion-Israel Institute of Technology
- 10. Technion – Israel Institute of Technology
- 11. Institute of Photonic Sciences
- 12. Czech Academy of Sciences, Institute of Physics
Description
The fundamental indication of the departure of quantum mechanics from the classical world is the so-called quantum coherence. Typically, we define it as the characteristic of systems which are in a superposition of states yielding interference patterns in certain kinds of experiments. In addition to its captivating philosophical implications, quantum coherence turned out to be a valuable tool in different areas, ranging from quantum information to biology, where it was used to describe several fundamental processes. Here, we go one step further to study how classical uncertainties in a mixture of similar states reduce quantum coherence in quantum scattering theory. To this end, we deal with different examples, all of them with roots in the widely studied Feynman's two-slit thought experiment. We finally propose an operational and intuitive definition of the concept of coherence length whose implications largely transcend the simplicity of the corresponding mathematical development, as it is demonstrated when applied to the analysis of some recent atomic and molecular processes.Received 9 June 2020Accepted 16 November 2020DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.043353Published by the American Physical Society under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license. Further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the published article's title, journal citation, and DOI.Published by the American Physical SocietyPhysics Subject Headings (PhySH)Research AreasAtomic & molecular collisionsBeam processesQuantum coherence & coherence measuresQuantum foundationsQuantum measurementsQuantum-to-classical transitionScattering theoryAccelerators & BeamsAtomic, Molecular & OpticalGeneral Physics
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
المؤشر الأساسي لرحيل ميكانيكا الكم عن العالم الكلاسيكي هو ما يسمى بالتماسك الكمومي. عادة، نعرّفها بأنها سمة من سمات الأنظمة التي هي في تراكب الحالات التي تسفر عن أنماط تداخل في أنواع معينة من التجارب. بالإضافة إلى آثاره الفلسفية الآسرة، تبين أن التماسك الكمومي أداة قيمة في مجالات مختلفة، بدءًا من المعلومات الكمومية إلى علم الأحياء، حيث تم استخدامه لوصف العديد من العمليات الأساسية. هنا، نذهب خطوة أخرى لدراسة كيف تقلل الشكوك الكلاسيكية في مزيج من الحالات المتشابهة من التماسك الكمومي في نظرية التشتت الكمومي. ولتحقيق هذه الغاية، نتعامل مع أمثلة مختلفة، وكلها لها جذور في تجربة فينمان الفكرية ذات الشقين التي تمت دراستها على نطاق واسع. نقترح أخيرًا تعريفًا تشغيليًا وبديهيًا لمفهوم طول التماسك الذي تتجاوز آثاره إلى حد كبير بساطة التطور الرياضي المقابل، كما يتضح عند تطبيقه على تحليل بعض العمليات الذرية والجزيئية الحديثة. تم استلامه في 9 يونيو 2020 تم قبوله في 16 نوفمبر 2020 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.043353 نشرته الجمعية الفيزيائية الأمريكية بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution 4.0 International. يجب أن يحافظ التوزيع الإضافي لهذا العمل على الإسناد إلى المؤلف(المؤلفين) وعنوان المقالة المنشورة، والاقتباس من المجلة، و DOI. منشور من قبل الجمعية الفيزيائية الأمريكيةعناوين الموضوعات الفيزيائية (PhySH)مجالات البحثالتصادمات الذرية والجزيئيةعمليات الشعاع مقاييس تماسك وتماسك الكمأسس الكميةقياسات الكمالانتقال من الكم إلى الكلاسيكينظرية التشتتالمسرعات والحزمالذرية والجزيئية والبصريةالفيزياء العامةTranslated Description (French)
L'indication fondamentale du départ de la mécanique quantique du monde classique est ce qu'on appelle la cohérence quantique. Typiquement, nous le définissons comme la caractéristique des systèmes qui sont dans une superposition d'états produisant des modèles d'interférence dans certains types d'expériences. En plus de ses implications philosophiques captivantes, la cohérence quantique s'est avérée être un outil précieux dans différents domaines, allant de l'information quantique à la biologie, où elle a été utilisée pour décrire plusieurs processus fondamentaux. Ici, nous allons un peu plus loin pour étudier comment les incertitudes classiques dans un mélange d'états similaires réduisent la cohérence quantique dans la théorie de la diffusion quantique. À cette fin, nous traitons de différents exemples, tous enracinés dans l'expérience de pensée à deux fentes de Feynman, largement étudiée. Nous proposons enfin une définition opérationnelle et intuitive du concept de longueur de cohérence dont les implications transcendent largement la simplicité du développement mathématique correspondant, comme cela est démontré lorsqu'il est appliqué à l'analyse de certains processus atomiques et moléculaires récents.Accepté le 9 juin 2020Accepté le 16 novembre 2020DOI : https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.043353Publié par l'American Physical Society sous les termes de la licence Creative Commons Attribution 4.0 International. La distribution ultérieure de ce travail doit maintenir l'attribution à l'auteur ou aux auteurs et le titre de l'article publié, la citation de la revue et le DOI.Publié par l'American Physical SocietyPhysics Subject Headings (PhySH)Domaines de rechercheCollisions atomiques et moléculairesProcessus de faisceauQuantum coherence & coherence measuresQuantum foundationsQuantum measurementsQuantum-to-classical transitionScattering theoryAccelerators & BeamsAtomic, Molecular & OpticalGeneral PhysicsTranslated Description (Spanish)
La indicación fundamental de la salida de la mecánica cuántica del mundo clásico es la llamada coherencia cuántica. Por lo general, lo definimos como la característica de los sistemas que se encuentran en una superposición de estados que producen patrones de interferencia en ciertos tipos de experimentos. Además de sus cautivadoras implicaciones filosóficas, la coherencia cuántica resultó ser una herramienta valiosa en diferentes áreas, que van desde la información cuántica hasta la biología, donde se utilizó para describir varios procesos fundamentales. Aquí, vamos un paso más allá para estudiar cómo las incertidumbres clásicas en una mezcla de estados similares reducen la coherencia cuántica en la teoría de dispersión cuántica. Con este fin, nos ocupamos de diferentes ejemplos, todos ellos con raíces en el ampliamente estudiado experimento mental de dos rendijas de Feynman. Finalmente, proponemos una definición operativa e intuitiva del concepto de longitud de coherencia cuyas implicaciones trascienden en gran medida la simplicidad del desarrollo matemático correspondiente, como se demuestra cuando se aplica al análisis de algunos procesos atómicos y moleculares recientes.Recibido el 9 de junio de 2020Aceptado el 16 de noviembre de 2020DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.043353Publicado por la American Physical Society bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution 4.0 International. La distribución adicional de este trabajo debe mantener la atribución al autor(es) y al título del artículo publicado, la cita de la revista y el DOI.Publicado por la American Physical SocietyPhysics Subject Headings (PhySH)Áreas de investigaciónColisiones atómicas y molecularesProcesos de hazCoherencia cuántica y medidas de coherenciaFundaciones cuánticasMediciones cuánticasTransición cuántica a clásicaTeoría de dispersiónAceleradores y hacesFísica atómica, molecular y ópticaFísica generalFiles
PhysRevResearch.2.043353.pdf
Files
(819.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:83ee8b8cf0af6673c77814fca416f5d9
|
819.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التماسك الكمي الضعيف بسبب الشكوك الكلاسيكية
- Translated title (French)
- Cohérence quantique affaiblie par les incertitudes classiques
- Translated title (Spanish)
- Coherencia cuántica debilitada por las incertidumbres clásicas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3112040965
- DOI
- 10.1103/physrevresearch.2.043353
References
- https://openalex.org/W1499509877
- https://openalex.org/W1552736770
- https://openalex.org/W2007274640
- https://openalex.org/W2008889231
- https://openalex.org/W2041747863
- https://openalex.org/W2056333178
- https://openalex.org/W2060281175
- https://openalex.org/W2063188179
- https://openalex.org/W2065583285
- https://openalex.org/W2065963180
- https://openalex.org/W2067915101
- https://openalex.org/W2074253441
- https://openalex.org/W2079370746
- https://openalex.org/W2108671008
- https://openalex.org/W2125569951
- https://openalex.org/W2141232296
- https://openalex.org/W2168776075
- https://openalex.org/W2329231740
- https://openalex.org/W2489209727
- https://openalex.org/W2504528213
- https://openalex.org/W2515984061
- https://openalex.org/W2593479705
- https://openalex.org/W2617887676
- https://openalex.org/W2757621905
- https://openalex.org/W2916821287
- https://openalex.org/W2968902732
- https://openalex.org/W297542063
- https://openalex.org/W3004333419
- https://openalex.org/W3037637275
- https://openalex.org/W3102060877
- https://openalex.org/W3131232545
- https://openalex.org/W4247618236
- https://openalex.org/W4298382907
- https://openalex.org/W4299898695