Entiendo que este puede no ser el tipo de pregunta permitida aquí, pero no estoy seguro. Siéntete libre de cerrar esto si sientes que no debería estar aquí.
Estoy planeando llevar a cabo una serie de experimentos relacionados con la mecánica cuántica y configuraciones de doble rendija en medio año más o menos. Los experimentos serán similares al borrador cuántico . El problema es que no sé qué tipo de experimentos son factibles. Me gustaría que alguien que tenga experiencia con este tipo de instrumentos ópticos me explique la disponibilidad, el costo y la viabilidad de los siguientes instrumentos. También si se pueden encontrar en un laboratorio de cualquier institución que se ocupe de QM.
Cada vez que pido un valor, solo quiero una cifra aproximada o un orden de magnitud
Detectores de fotón único: los he visto denominados "detectores de clic". ¿Qué tan precisos son? ¿Miden cada fotón que entra o solo una fracción significativa de ellos?
Emisores de un fotón a la vez: ¿qué tan precisos?
Fibra óptica:
Si envío un solo fotón a través de una fibra óptica de cierta longitud, ¿cuánto porcentaje del tiempo se perderá? Si hay diferentes tipos de fibra óptica, por favor hágamelo saber cuál es la mejor para esto.
Si tengo un par de fibras ópticas que funcionan en paralelo, ¿qué tan coherentes pueden mantener dos fuentes coherentes? Por ejemplo, si configura un YDSE normal , alimente la fibra óptica en las rendijas y alimente la fuente en la fibra óptica algunos metros de distancia, ¿observaré un patrón de franjas?
Pantalla: ¿Qué tipo de pantallas tenemos hoy en día para las YDSE? ¿Pueden detectar fotones individuales con precisión xyz? ¿Cuántos fotones se requieren en una pantalla para ver un patrón de franja distinto? En el borrador cuántico, usaron un detector en un tractor. ¿Alguna razón para hacer esto en lugar de usar una pantalla? ¿Hay alguna pantalla que pueda detectar fotones individuales, señalar su ubicación con precisión xyz y enviar los datos a una computadora?
Entorno: al hacer un YDSE de un solo fotón, ¿qué tipo de entorno se requiere? Después de todo, necesitamos bloquear todos los fotones externos. ¿Necesitamos envainar el YDSE con algo? Si es así, ¿cómo veremos los resultados sin alterarlos (sacar una pantalla fotográfica para verla puede dañarla fácilmente)?
Espejos/lentes: ¿Qué tan buenos son los espejos para dirigir fotones individuales? ¿Se comen el xyz% de los fotones? ¿Alteran la coherencia?
Divisores de haz: Misma situación que los espejos.
Cristal de borato de beta-bario (usado en el borrador cuántico): Misma situación que los divisores y espejos.
Una configuración de ejemplo sería donde uso un divisor de haz para crear dos caminos posibles para un solo fotón. Estos caminos están dirigidos a un YDSE, de tal forma que no pueden interferir hasta llegar a las rendijas. Un camino corresponde a una rendija. He pensado en la fibra óptica para evitar que los caminos interfieran entre sí. Una fina barrera opaca también podría funcionar. Para que este experimento funcione, básicamente, debería poder generar un patrón de interferencia a partir de un fotón emitido a la vez, con la interferencia SOLO en el YDSE (la razón de esto es que quiero hacer algo más que involucre al BBO cristal en el medio).
De acuerdo con mi experiencia:
Detectores de un solo fotón:
El problema real no son los conteos oscuros, sino los conteos espurios. El límite de ruido de disparo es donde N es el número de fotones en el campo para una fuente coherente (es decir, un láser). Alcanzar la sensibilidad de Heisenberg de es muy difícil de realizar experimentalmente. La eficiencia del detector depende de la longitud de onda que desee emplear. Los detectores de telecomunicaciones/IR son mucho más ruidosos (40 %) que los detectores azules (70 %).
Fuente de fotón único:
No creo que haya fuentes de fotones individuales disponibles comercialmente. Es posible que deba configurar algún tipo de medición de proyección interferométrica para obtenerlo.
Fibra óptica
Las fibras monomodo son bastante fiables. Sugeriría una polarización que mantenga la fibra si sus experimentos son sobre la polarización de la luz. ¿A qué te refieres con coherencia? ¿Te refieres a coherencia espacial o coherencia temporal?
Voy a llenar el resto en mañana. :)
Nuevos comentarios:
¿Está tratando de demostrar la interferencia entre dos fotones correlacionados o está tratando de mostrar que un fotón interfiere consigo mismo? Como mencionó BBO, un cristal no lineal utilizado en la conversión descendente paramétrica, sospecho que está tratando de mostrar lo último. En este caso, puede intentar usar un interferómetro Hong-Ou-Mandel modificado.
Fibras ópticas
En cuanto a los OFC, los divisores de haz de fibra están disponibles comercialmente (consulte Thorlabs o Newport).
Detección
No estoy seguro acerca de las pantallas, pero en el pasado se usaba película fotográfica. También tenga en cuenta que el ojo humano es un detector muy sensible en sí mismo, por lo que una pantalla de centelleo también puede funcionar (no estoy seguro de dónde la obtendrá). Si está buscando fuentes APD (fotodiodo de avalancha) baratas, olvídelo. Son demasiado ruidosos. Dado que le preocupa la precisión XYZ, un sistema de imágenes CCD sería su mejor opción. Pero estos van a ser prohibitivamente caros porque para mantener el ruido bajo, tienen que estar a temperaturas de He líquido.
Ambiente
Las condiciones ambientales no son críticas. Simplemente apague todas las luces de la habitación y cubra el fotodetector con una caja de cartón. Bajo ninguna circunstancia se debe exponer un detector de fotón único a la luz ambiental cuando está activo. Esa es una manera segura de quemarlo.
Elementos ópticos lineales
No se necesitan ópticas especiales. Por supuesto, deben estar recubiertos para la longitud de onda adecuada, pero aparte de eso, nada especial. Es útil tener a mano algunos conjuntos de filtros de densidad neutra (atenuadores) para jugar con la intensidad de la luz de entrada. En cuanto a los divisores de haz, puede usar cubos divisores de haz de relación fija o polarizados.
cristales no lineales
Los cristales no lineales como BBO son más una cosa basada en la necesidad. Solo asegúrate de que sean corte brewster.
respondo lo que se
Detectores de fotón único: los he visto denominados "detectores de clic". ¿Qué tan precisos son? ¿Miden cada fotón que entra o solo una fracción significativa de ellos?
Aproximadamente el 50%, puede ser mayor hoy en día, creo.
Si envío un solo fotón a través de una fibra óptica de cierta longitud, ¿cuánto porcentaje del tiempo se perderá? Si hay diferentes tipos de fibra óptica, por favor hágamelo saber cuál es la mejor para esto.
Simplemente calcule la transmisión T de su fibra, tome 1-T y obtendrá la probabilidad de perder su fotón.
Si tengo un par de fibras ópticas que funcionan en paralelo, ¿qué tan coherentes pueden mantener dos fuentes coherentes? Por ejemplo, si configuro un YDSE normal, introduzco fibra óptica en las rendijas e introduzco la fuente en la fibra óptica a unos metros de distancia, ¿observaré un patrón de franjas?
Si utiliza una fibra monomodo, no habrá pérdida de coherencia.
Espejos/lentes: ¿Qué tan buenos son los espejos para dirigir fotones individuales? ¿Se comen el xyz% de los fotones? ¿Alteran la coherencia? Divisores de haz: Misma situación que los espejos.
Creo que la respuesta es la misma que para las pérdidas de fibra: siempre hay algunas pérdidas (reflexión en las superficies de las lentes, absorción en los revestimientos de los espejos, dispersión), por lo que se perderán algunos fotones. No causan problemas de coherencia.
Alejandro
Manishearth
david z
Manishearth
dmckee --- gatito ex-moderador
Máximo antillar