Физики восстановили потерянную квантовую информацию о динамике молекулы азота
Физики предложили статистический метод обработки данных о сверхбыстрой дифракции электронов на возбужденных молекулах, позволяющий восстановить информацию об элементах матрицы плотности в каждый момент времени. Метод был апробирован на симуляции и на дифрактограммах с реального эксперимента. Исследование опубликовано в Nature Communications.
Тот факт, что квантовые частицы не могут иметь определенное значение координаты — это один из краеугольных камней квантовой картины мира. Вместо этого их пространственные свойства описываются с помощью комплексной волновой функции, чей абсолютный квадрат определяет плотность вероятности обнаружить частицу.
Квантовая механика не позволяет напрямую измерить волновую функцию, так как ей не соответствует никакого эрмитового оператора. Однако, если несколько раз готовить какой-либо объект в одинаковом состоянии и проводить над ним серии одинаковых измерений, то при определенных условиях можно восстановить реальную и мнимую части его волновой функции, либо, что то же самое, ее модуль и фазу. Мы уже писали про подобные измерения у экситонов в монослое диселенида вольфрама и у электронов в молекуле водорода.
В случае работы со сложными системами определять зачастую приходится состояние, которое представляет собой либо квантовую суперпозицию, либо классическую смесь нескольких состояний. Для решения этой задачи учеными были развиты методы квантовой томографии. С развитием сверхбыстрых техник электронной и рентгеновской дифрактометрии, квантовая томография вышла на уровень, позволяющей изучать временную эволюцию квантовых