理论家发现纠缠与经典力学之间的新联系 – 物理世界

美国新泽西州史蒂文斯理工学院的物理学家发现了光的波动特性与点质量的机械特性之间的新的、令人惊讶的联系。 他们的发现通过荷兰数学物理学家克里斯蒂安·惠更斯 350 年前提出的理论，弥合了经典力学和相干波光学之间的差距。

惠更斯最大的发现来自 17 个领域中两个最突出的发现^th-世纪物理学：光学和力学。 在其他进步中，他是第一个（在 1670 年代）提出光的波动描述的人，该描述解释了光学传播以及后来观察到的干涉、衍射和偏振等重要现象。 他还研究了质心和惯性矩的机械概念，这是描述刚体如何运动的两个基本属性。

钱晓峰 和 米萨格·伊扎迪 的 史蒂文斯理工学院量子科学与工程中心 和 物理系 现在我们发现了惠更斯作品的这些不同部分之间迄今为止意想不到的联系。 他们通过分析两种光学相干特性来做到这一点：偏振，即波振荡的方向，以及纠缠，在非量子背景下，可以将其视为波相关的独特形式。 他们通过所谓的惠更斯-斯坦纳刚体旋转定理表明，这两个属性与质心和转动惯量定量相关。

平行轴

惠更斯-施泰纳定理也称为平行轴定理，指出在刚体中，绕任何轴的转动惯量始终大于或等于绕通过质心的平行轴的转动惯量。 它还指出，这两个惯性矩之间的差异与两个轴之间的垂直距离成正比。

在他们的研究中，描述了 物理评论研究、Qian 和 Izadi 使用几何映射程序将光波强度转换为机械点质量。 通过将光波的强度解释为相当于物理物体的质量，他们能够将这些强度映射到可以使用惠更斯-斯坦纳力学定理解释的坐标系上。

“惠更斯-斯坦纳定理建立了惯性矩和平行轴之间距离之间的定量关系，”钱解释道。 “我们已经建立了轴距离与纠缠和偏振相干光学概念的定量联系。 因此，该定理充当了将惯性矩与光学纠缠和偏振联系起来的桥梁。”

令人惊讶的联系

钱补充道，这种联系的存在令人惊讶：“波是一种扩散的物理系统（它没有特定的位置），而粒子（可以被认为是一个刚性物体）可以定位在一个特定的位置。”观点。 波动光学和粒子力学是两种完全不同的物理现象，因此我们建立的定量关系是出乎意料的。”

他说，虽然以前没有显示出这种联系，但一旦将光的属性映射到机械系统上，就会变得非常清楚。 “曾经抽象的东西变得具体：使用力学方程，你可以从字面上测量质心和其他机械点之间的距离，以显示光的不同属性如何相互关联。”

虽然这项工作是理论上的，但钱和伊扎迪预计他们发现的定量关系可以帮助开发机械质量可以模拟光波纠缠行为的程序。 “测量纠缠（和偏振）通常需要复杂且昂贵的技术，”钱解释道。 “通过测量机械质心和转动惯量来模拟它们将更加容易和经济。

同步摆的秘密

“一个多世纪以来，我们就知道光有时表现得像波，有时像粒子，但事实证明，协调这两种框架极其困难，”他补充道。 “我们的工作并没有解决这个问题，但它确实表明，波和粒子概念之间不仅在量子层面上，而且在经典光波和点质量系统的层面上都存在着深刻的联系。”

史蒂文斯团队目前正在研究量子纠缠和经典机械点质量系统之间的定量联系。 “我们已经取得了一些关键成果，预计未来还会有一些意想不到的成果，”钱告诉我们 物理世界.

他们报告了目前的工作 物理评论研究.

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/theorists-unearth-new-link-between-entanglement-and-classical-mechanics/