Kwantuminterferentie

Kwantuminterferentie is een fenomeen waarbij de waargenomen uitkomst van een kwantumsysteem wordt beïnvloed door de interferentie tussen meerdere pad-amplitudes. Door de superpositie van paden kunnen de golfachtige kenmerken van deeltjes leiden tot interferentie, wat resulteert in een patroon van afwisselende intensiteit dat niet kan worden verklaard door een eenvoudig deeltjesbeeld.

Het mechanisme berust op de faseafhankelijkheid van amplitudes: als de twee paden een amplitude ψ1 en ψ2 hebben, is de totale amplitude ψ = ψ1 + ψ2 en de intensiteit I ∝ |ψ1 + ψ2|^2. Het verschil in fase Δφ tussen de paden bepaalt of de interferentie constructief of destructief is; I = |ψ1|^2 + |ψ2|^2 + 2|ψ1||ψ2| cos Δφ. Een coherente bron en voldoende tijdige coherentie zijn vereist; bij verlies van coherentie of wanneer welke-pad informatie beschikbaar komt, neemt de interferentie af of verdwijnt deze.

Veelvoorkomende systemen en experimenten omvatten het dubbel-spleet experiment met licht, elektronen, atomen en neutronen; het Mach-Zehnder-interferometer; en interferentieverschijnselen in supergeleidende systemen zoals SQUIDs. Interferentie kan ook optreden bij meerdere fotonen en in complexe quantum-netwerken, waarmee de rol van indistinguishabiliteit en entanglement wordt onderzocht.

Toepassingen van kwantuminterferentie omvatten metrologie en precisie metingen (lengte, refractie en zwaartekrachtsgolvenmetingen), quantum sensing en beeldvorming, en potentiële bijdragen aan quantum computing en communicatie. De verschijningsvormen van interferentie illustreren de golfachtige aard van quantumobjecten en staan centraal in het begrip van superpositie en decoherentie.