تأثير هونغ-أو-ماندلتأثير
اكتُشف هذا التأثير عام 1987 من قبل تشونغ كي هونغ وزه-يو أو وليونارد ماندل، وأظهر سلوكاً كمومياً غريباً: فوتونان متطابقان، عند التقائهما على مقسم الشعاع، يظلان معاً دائماً. مقسم الشعاع هو بمثابة مرآة نصف شفافة تعكس نصف الضوء وتسمح بمرور النصف الآخر. من وجهة النظر الكلاسيكية، كان ينبغي أحياناً أن يصل الفوتونان إلى كواشف مختلفة، لكن في العالم الكمومي، يستبعد تداخل سعات الاحتمال هذه النتيجة تماماً. وهذا دليل ساطع على أن الفوتونات جسيمات لا يمكن تمييزها، تخضع لإحصاء بوز-آينشتاين الذي يشجع على الوجود في نفس الحالة. استخدمت التجربة الأصلية التشتت البارامتري لتوليد أزواج الفوتونات وكشفت عن انخفاض حاد في عدد التطابقات.
كيف يعمل
يظهر التأثير في التجارب التي تستخدم مصادر فوتونات مفردة. على سبيل المثال، إذا وُجه فوتونان من هذه المصادر إلى مقسم شعاع (مرآة نصف شفافة)، فإن الكواشف عند المخارج لن تنطلق أبداً في نفس الوقت إذا كان الفوتونان متطابقين بشكل مثالي. ويُستخدم ذلك للتحقق من درجة تماثل الفوتونات وفي الاتصالات الكمومية لضمان الأمان.
💡 «انخفاض هونغ-أو-ماندل» شديد الحساسية لدرجة أنه يسمح بقياس تأخيرات لا تتجاوز بضعة فيمتوثوانٍ (أجزاء من مليون من مليار جزء من الثانية)، مما يحوله إلى أداة للمزامنة فائقة السرعة.
|1,1\rangle \xrightarrow{BS} \frac{1}{\sqrt{2}}(|2,0\rangle - |0,2\rangle)
|1,1⟩ — الحالة الابتدائية مع فوتون واحد في كل من المدخلين؛ BS — مقسم شعاع 50:50؛ |2,0⟩ و |0,2⟩ — حالات مع فوتونين في المخرج الأول أو الثاني. ويعني هذا التراكب أن الفوتونات تكون معاً دائماً، ولكن أي مخرج بالتحديد هو عشوائي.
P_{coin}(\tau) = \frac{1}{2}\left[1 - e^{-\frac{(\Delta\omega \tau)^2}{2}}\right]
P_{coin} — احتمال انطلاق الكاشفين في وقت واحد (التطابقات)؛ τ — التأخير الزمني بين وصول الفوتونين إلى مقسم الشعاع؛ Δω — عرض نطاق ترددات الفوتونات (يميز نقاوتها الطيفية). عند τ=0 وعدم قابلية تمييز مثالية، P_{coin}=0.