布鲁塞尔自由大学 洪-欧-曼德尔效应
荣誉:布鲁塞尔自由大学 自从一百年前量子物理学诞生以来，人们就知道宇宙中的所有粒子都分为两类:费米子和玻色子
例如，在原子核中发现的质子是费米子，而玻色子包括光子——光子是光的粒子——以及布鲁滕格勒-希格斯玻色子，ULB大学教授弗朗索瓦·恩格尔特因此获得了2013年诺贝尔物理学奖
玻色子——尤其是光子——有聚集在一起的自然趋势
证明光子聚结趋势的最引人注目的实验之一是在1987年进行的，当时三位物理学家发现了一种后来以他们的名字命名的效应:洪-欧-曼德尔效应
如果两个光子被同时发送，每个光子都射向一个分束器(一种半透明的镜子)的不同一侧，人们可以预期每个光子要么被反射，要么被透射
从逻辑上来说，光子有时应该在镜子的相对两侧被探测到，如果两者都被反射或者都被透射，就会发生这种情况
然而，实验表明这种情况从来没有发生过:两个光子总是在镜子的同一侧，好像它们“更喜欢”粘在一起
在最近发表在美国《国家科学院院刊》上的一篇文章中，尼古拉斯·瑟夫——一位量子信息与通信中心的教授——和他的前博士
D
学生迈克尔·雅布尔现在是剑桥大学的博士后研究员，他描述了他们是如何发现光子保持在一起的另一种方式的
研究人员使用了一种称为有源元件的光学放大器来代替半透明的镜子，因为它能产生新的光子
他们能够证明类似于洪-欧-曼德尔效应的存在，但在这种情况下，它捕捉到了一种新的量子干涉形式
量子物理学告诉我们，洪-欧-曼德尔效应是干涉现象的结果，再加上两个光子绝对相同的事实
这意味着一方面无法区分两个光子都被反射离开镜子的轨迹，另一方面也无法区分两者都透过镜子的轨迹；根本不可能区分光子
这种情况的显著后果是两条轨迹相互抵消！因此，这两个光子在镜子的两个相对面上永远不会被观察到
光子的这一特性非常难以捉摸:如果它们是微小的球，在各方面都相同，那么这两种轨迹都可以被很好地观察到
通常情况下，量子物理与我们的经典直觉不一致
来自ULB大学和剑桥大学的两位研究人员已经证明，无法区分光学放大器发出的光子会产生一种更令人惊讶的效果
从根本上说，发生在半透明反射镜上的干涉源于这样一个事实，即如果我们想象在反射镜或的两侧转换两个光子，得到的配置完全相同
另一方面，对于光放大器，瑟夫和雅布尔所确定的效应必须通过观察光子交换来理解，不是通过空间，而是通过时间
当两个光子被送入光放大器时，它们可以不受影响地简单通过
然而，光放大器也可以产生(或破坏)一对双光子:所以另一种可能性是两个光子都被消除，而产生一对新的光子
原则上，应该可以根据从光放大器射出的两个光子是否与被送入的光子相同来判断发生了哪种情况
如果有可能区分成对的光子，那么轨迹就会不同，也就不会有量子效应
然而，研究人员发现，根本不可能及时区分光子(换句话说，不可能知道它们是否已经在光放大器内部被替换)，这完全消除了观察一对离开放大器的光子的可能性
这意味着研究人员确实发现了一种随时间发生的量子干涉现象
希望一项实验将最终证实这一迷人的预测
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