旨在了解光與產(chǎn)生光的材質(zhì)之間相互作用的計(jì)算可能會(huì)無(wú)意中描述光子的輪廓，以前所未有的細(xì)節(jié)揭示其形狀。

由英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)發(fā)的一個(gè)新模型提供了光和物質(zhì)接觸點(diǎn)的完整量子描述。維護(hù)圖片當(dāng)粒子在糾結(jié)的場(chǎng)中縮放時(shí)，這種相互作用如何繼續(xù)影響粒子。

“我們的計(jì)算使我們能夠?qū)⒖此茻o(wú)法解決的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為可以計(jì)算的問(wèn)題，”說(shuō)伯明翰大學(xué)的理論物理學(xué)家 Ben Yuen。

“而且，幾乎作為模型的副產(chǎn)品，我們能夠生成這個(gè)光子圖像，這在物理學(xué)中是前所未有的。”

具有屬性波浪在無(wú)形的海洋中蕩漾，以及無(wú)質(zhì)量的物體以速度本身的極限飛馳，光子的雙重性質(zhì)挑戰(zhàn)了我們的想象力。

它的存在是一個(gè)謎語(yǔ)，可以用概率數(shù)學(xué)以不可思議的精度來(lái)表示，但沒(méi)有方便的類(lèi)比，我們可以用它來(lái)描繪它在我們的形狀、大小和顏色的世界里可能是什么樣子。

然而，光的某些品質(zhì)可能會(huì)轉(zhuǎn)化為熟悉的東西。在其量子編碼中 - 稱(chēng)為其波函數(shù)– 謊言規(guī)則規(guī)定了光子對(duì)其環(huán)境的影響邊界。

我們所體驗(yàn)到的霓虹燈路牌的蒼白光芒或夏日的陽(yáng)光，用電磁學(xué)的語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，就是原子之間的交換。當(dāng)電子在其軌道上移動(dòng)時(shí)，它們會(huì)以相應(yīng)的能量單位（稱(chēng)為光子）發(fā)出呼喊。

提高我們的技術(shù)能力約束和引導(dǎo)這種電磁對(duì)話(huà)揭示了光穿過(guò)物質(zhì)宇宙的令人難以置信的復(fù)雜性。

這段旅程不能再被理解為能量從發(fā)射點(diǎn)到目的地的單向通道;相反，它的量子性質(zhì)保留一種記憶它繼續(xù)沿著其路徑反饋，物理學(xué)家稱(chēng)之為非馬爾可夫動(dòng)態(tài).

“環(huán)境的幾何形狀和光學(xué)特性對(duì)光子的發(fā)射方式有著深遠(yuǎn)的影響，包括定義光子的形狀、顏色，甚至它存在的可能性?！?a>說(shuō)伯明翰大學(xué)理論物理學(xué)家 Angela Demetriadou。

為了更好地理解光子穿越時(shí)間和物質(zhì)的非馬爾可夫之旅的這些量子規(guī)則，Yuen 和 Demetriadou 開(kāi)發(fā)了一個(gè)獨(dú)特的模型，該模型描述了光在被硅納米粒子中的原子發(fā)射后立即接觸的開(kāi)放環(huán)境類(lèi)型。

他們的自下而上的理論不僅似乎以前所未有的精度捕捉到了光從起點(diǎn)開(kāi)始的傳播，而且在 ”噪聲“的相互作用，準(zhǔn)確描述了圍繞光量子的場(chǎng)強(qiáng)度梯度。

隨著我們對(duì)更小、更快、更精確和更靈敏的技術(shù)的需求增加，我們準(zhǔn)確預(yù)測(cè)光子留下的量子足跡的需求將變得越來(lái)越重要。

“通過(guò)了解這一點(diǎn)，我們?yōu)槟軌驗(yàn)槲磥?lái)的應(yīng)用設(shè)計(jì)光-物質(zhì)相互作用奠定了基礎(chǔ)，例如更好的傳感器、改進(jìn)的光伏能源電池，或者量子計(jì)算,"說(shuō)袁。

這項(xiàng)研究發(fā)表在物理評(píng)論信.

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