Американские ученые использовали теорему Гюйгенса-Штейнера для описания волн света. Проведя аналогии между оптическими и механическими системами, они выявили новую зависимость между квантовой запутанностью и поляризацией света. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Research.
Теорема Гюйгенса-Штейнера была предложена 350 лет назад, в 1673 году, швейцарским математиком Якобом Штейнером и голландским математиком и физиком Христианом Гюйгенсом. Эта теорема описывает то, как энергия, необходимая для вращения тела, зависит от его массы и от оси его вращения. Эта теорема входит в раздел классической механики и до этого использовалась для описания движения таких тел, как маятник или планеты. Что иронично, Гюйгенс активно участвовал в спорах по поводу природы света, выступая за волновую теорию, тогда как Ньютон ратовал за корпускулярную.
В новой работе физики впервые применили эту механическую теорему для описания волн света. В теореме Гюйгенса-Штейнера используется масса тела и его момент инерции, но у света, как известно, массы нет. В качестве эквивалента массы ученые использовали интенсивность света, а потом использовали координатную систему для интерпретации теоремы. Таким образом они смогли описать оптическую систему как механическую с помощью хорошо известных уравнений. В результате ученые выявили новую, ранее неизвестную зависимость между квантовой запутанностью и поляризацией света. Они показали, что чем выше поляризация света, тем меньше его квантовая запутанность, и одну из этих величин можно вычислить, если известна вторая.
Результаты этой работы могут иметь практическое значение, так как могут позволить определять сложноизмеримые свойства оптических (и потенциально квантовых) систем, такие как амплитуда, фазы и так далее. Более того, вероятно, в будущем ученые смогут использовать механические системы для симуляции и изучения необычных и сложных взаимодействий в квантовых волновых системах.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
