התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים *

1. שדה בוקר, מרץ 2013 אוניברסיטת בן-גוריון בנגב התאבכות קוונטית מסדר ראשון ושני: איך אפשר ללמוד כל כך הרבה מניסויים כל-כך פשוטים* רון פולמן www.bgu.ac.il/atomchip *רק 15 דקות אז אתרכז רק בסדר ראשון The atomchip group

2. The official birth photo of QM

3. God does not play dice with the universe.

4. For those who are not shocked when they first come across quantum theory cannot possibly have understood it.

5. Will Quantum Physics Remain Indeterministic?

6. I don’t like it and I’m sorry I ever had anything to do with it.

7. I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics.

8. אי שביעות הרצון היא לא רק עניין של היסטוריה רחוקה: Steven Weinberg Nobel prize 1979 Unification of weak and electro-magnetic forces

10. תורת הקוונטים שונה לחלוטין מתמונת העולם הקלאסית שהביאה אותנו לירח ומסבירה כה יפה את תופעות היום-יום, אז השאלה הראשונה הנשאלת היא: איפה עובר הגבול בין שני העולמות ואיך האחת מולידה את השנייה? Not a border of peace: The classical environment always tries to turn quantum into classical so quantum systems must be isolated.

11. Special features of Quantum Theory • indeterminism (with possible strong philosophical implications) - example • non-locality (Entanglement) - example • reality is created by measurement • Feynman's "if a tree falls in the forest and there is no one there to hear it, • does it make a sound?", or Mermin's "is the moon there when nobody looks?“ • No reality independent of measurement (EPR, GHZ, Bell). • quantization (the reason the atom does not collapse) • uncertainty principle • wave-particle duality • superposition principle – this talk

12. Answer may even affect philosophical questions like “freedom of thought”. Also, Schroedinger himself in Nature 138, 13 (1936)

13. Special features of Quantum Theory • indeterminism (with possible strong philosophical implications) - example • non-locality (Entanglement) - example • reality is created by measurement • Feynman's "if a tree falls in the forest and there is no one there to hear it, • does it make a sound?", or Mermin's "is the moon there when nobody looks?“ • No reality independent of measurement (EPR, GHZ, Bell). • quantization (the reason the atom does not collapse) • uncertainty principle • wave-particle duality • superposition principle – this talk

14. 〰 〰 B Interaction free measurement – using the duality or the non local nature of the photon particle (A. Elitzur & L. Vaidman) to measure things without interacting with them! A Problem: you want to verify that you have a certain photosensitive material in your bottle. Note that its so small that only light can see it, but since its photosensitive, and light will destroy it! Incoming single photon 100% mirror Prove that we can detect the presence of the photosensitive material without destroying it!! what maximal percentage will we be able to detect without destruction? Realization: P. Kwiat, H. Harald & A. Zeilinger, Scientific American 275, 52 (1996).

15. Special features of Quantum Theory • indeterminism (with possible strong philosophical implications) - example • non-locality (Entanglement) - example • reality is created by measurement • Feynman's "if a tree falls in the forest and there is no one there to hear it, • does it make a sound?", or Mermin's "is the moon there when nobody looks?“ • No reality independent of measurement (EPR, GHZ, Bell). • quantization (the reason the atom does not collapse) • uncertainty principle • wave-particle duality • superposition principle – this talk

16. double slit experiment In fact, it contains the only mystery! Feynman quantum classical

17. Matter-wave superpositions Neutrons: Rauch, Zeilinger, Opat…. Electrons: Heiblum… Atom interference pattern @ BGU

18. World record for high mass in a superposition state: Why is there no decoherence from IR radiation (which couples well to these molecules)?

20. Z  Y  X Figure 1.1 – The Bloch sphere קצת תיאוריה: רפרזנטציה גרפית של הסופר פוזיציה הסופר פוזיציה מתאפשרת רק כאשר אין מדידה בבסיס שבו היא מוגדרת. למשל דרך איזה סדק עבר החלקיק. איינשטיין אמר: בואו נבנה מד תנע הכי עדין שיש: בוהר הוכיח שאי אפשר בגלל עקרון אי הודאות (כנ"ל לגבי גלאי במסך שיש לו רזולוציה זוויתית מספיק טובה)

21. סקאלי וחברים הראו שגם ללא עקרון האי ודאות, יש קומפלמנטריות שלא מאפשרת: הניסוי המוצע

22. החוק של הקומפלמנטריות:

23. pq-qp=h/2πi לסיכום: הניסויים הפשוטים הללו עדיין מעוררים סערה ויש הרבה מה להבין ומה לחקור בהם (התאבכות מסדר שני עוד יותר מבלבלת ומאתגרת ועליה בהרצאה הבאה שלי) אני רוצה לסיים עם ציטטה שאני אוהב: A quote from Max Born (Nobel 1954):

24. שיעורי בית: So here is a related question: Can a Young double slit interference pattern be seen IF there is only one slit in a superposition of two locations? The answer is in this paper:

25. My latest anti-gravity experiment…. Thanks for your attention