КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА В СРЕДАХ С ДИСПЕРСИЕЙ И ПОГЛОЩЕНИЕМРазвивается формулировка квантовой электродинамики в присутствии среды с дисперсией и поглощением, дающая единое описание как релятивистских, так и нерелятивистских взаимодействий, которая базируется на использовании электрического поля как основной динамической переменной и введении дополнительных динамических переменных для среды.В качестве приложения рассматривается лэмбовский сдвиг в присутствии диэлектрика, занимающего полупространство.
КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА В СРЕДАХ С ДИСПЕРСИЕЙ И ПОГЛОЩЕНИЕМРазвивается формулировка квантовой электродинамики в присутствии среды с дисперсией и поглощением, дающая единое описание как релятивистских, так и нерелятивистских взаимодействий, которая базируется на использовании электрического поля как основной динамической переменной и введении дополнительных динамических переменных для среды.В качестве приложения рассматривается лэмбовский сдвиг в присутствии диэлектрика, занимающего полупространство.
Приведен подход к объяснению электромагнитной индукции, основанный на спиновых взаимодействиях электронов, а так же на Гамильтоновом формализме, теории канонических преобразований в инфинитезимальной форме, а так же пространстве состояний, в котором сохраняются скобки Пуассона для наблюдаемых. Это позволяет объяснить явления, как результат решения некоторой системы уравнений предполагающее существование одной симплектической структуры, при которой вращение действует, как сохраняющее ее гомоморфизмы. При этом рассмотрены компоненты импульса в присутствии и отсутствии магнитного поля и доказана инвариантность Гамильтона относительно трансляций.
Данная работа посвящена методам проектирования постквантового криптографического алгоритма электронной цифровой подписи. Существуют несколько основных направлений, каждое из которых опирается на уникальные математические проблемы, которые считаются трудноразрешимыми даже для квантовых компьютеров. К этим направлениям относятся: криптографические алгоритмы, основанные на хешировании, на решетках, на кодах, на многомерных многочленах и на изогениях. Каждая из этих категорий имеет свои сильные и слабые стороны, и выбор схемы постквантовой подписи для использования будет зависеть от конкретных требований и ограничений приложения. Среди кандидатов на постквантовую подпись на основе хеширования является многообещающим кандидатом для обеспечения безопасных цифровых подписей. Они полагаются на свойства односторонних хеш-функций, которые, как считается, защищены как от классических, так и от квантовых компьютеров. Подписи на основе хеширования также привлекательны, поскольку они просты, быстры и эффективны. Их можно реализовать с относительно небольшими размерами ключей, и они требуют минимальных вычислений как для подписи, так и для проверки.
Атомы в высоковозбужденных ридберговских состояниях с главным квантовым числом n>>1 обладают большими дипольными моментами, которые растут как n 2 с ростом n [1,2].Благодаря этому электрические поляризуемости ридберговских уровней растут как n 7 и на много порядков превышают поляризуемости атомов в низковозбужденных состояниях.Это особенно привлекательно для создания высокочувствительных квантовых сенсоров постоянных и радиочастотных электрических полей, что было отмечено еще в наших самых первых работах по спектроскопии ридберговских атомов Na в атомном пучке [3][4][5].В настоящее время во всех ведущих странах мира ведутся работы по созданию квантовых сенсоров электрических полей на основе паров атомов щелочных металлов, возбуждаемых в ридберговские состояния в малогабаритных оптических ячейках.При регистрации микроволнового излучения с частотой свыше 1 ГГц используется измерение расщепления одиночного резонанса электромагнитноиндуцированной прозрачности (ЭИП), возникающего при возбуждении атомов в ридберговские состояния [6], на два резонанса за счет динамического эффекта Штарка (эффект Аутлера-Таунса) в поле микроволнового излучения, резонансного переходам между ридберговскими состояниями [7,8].Частоты этих переходов легко варьируются изменением n, так как расстояние между соседними ридберговскими уровнями имеет зависимость n -3 и изменяется от единиц гигагерц для высоких состояний до сотен гигагерц для более низких состояний.Фундаментальная чувствительность регистрации СВЧ-излучения на переходах между ридберговскими состояниями определяется только квантовыми шумами.На основе ридберговских сенсоров могут быть построены как метрологические стандарты измерителей напряженности электрического поля [9], так и высокочувствительные детекторы радиочастотных полей для различных применений [10].В настоящем докладе будет дан краткий обзор состояния дел в мире в области создания квантовых сенсоров постоянных и радиочастотных электрических полей на основе ридберговских атомов.Также будут представлены наши первые экспериментальные результаты по наблюдению резонанса ЭИП в оптической ячейке с атомами Rb, возбуждаемыми по двухфотонной схеме в ридберговское состояние 30S.Работа была поддержана грантом РНФ 23-12-00067 в части двухфотонного лазерного возбуждения ридберговских состояний.
Аннотация Фотон, являясь квантом электромагнитного поля, демонстрирует фундаментальное расхождение между классической материальной парадигмой и квантовой реальностью. В классической картине фотон должен обладать траекторией, локализацией и объективными свойствами, существующими независимо от наблюдения. Однако квантовая механика показывает, что фотон не имеет траектории, не локализуем, а его «путь» возникает только в момент измерения. В статье проводится математический анализ отсутствия оператора положения для фотона, рассматриваются ключевые эксперименты (двухщелевой, delayed choice), и предлагается онтологическая интерпретация в рамках ZEBTS, где фотон рассматривается как гипертопологическая структура, а путь — как Γ‑проекция гиперструктуры на модус M. Делается вывод о необходимости перехода от материальной парадигмы к квантово‑информационной онтологии.
Стандартный подход к моделированию эффектов неоднородного спектрального уширения в среде, состоящей из двухуровневых или многоуровневых систем, заключается в вычислении микроскопической поляризации (дипольного момента одиночной системы) как функции частотной расстройки и дальнейшем усреднении этой величины по расстройкам с соответствующим весом. Это и приводит к макроскопической поляризации, фигурирующей в уравнениях Максвелла электродинамики сплошной среды. Здесь мы изучаем и развиваем альтернативный метод вычисления макроскопической поляризации, предложенный недавно Н.В. Высотиной, Н.Н. Розановым и В.Е. Семеновым [Опт. и спектр. 2009. Т. 106. № 5. С. 793797] и предназначенный для решения задач вычислительной квантовой оптики. В этом подходе частотная расстройка рассматривается как стохастическая функция координат, в одномерных задачах продольной координаты z. На каждом эволюционном шаге микроскопическая поляризация вычисляется для фиксированного случайным образом выбранного значения расстройки. Тем самым при вычислении макроскопической поляризации отпадает необходимость в дополнительном усреднении по расстройкам, которое заменяется усреднением по пространственным координатам, естественным образом выполняемым при описании распространения излучения через ансамбль квантовых систем. Это радикально сокращает объем вычислений, в особенности в рамках метода конечных разностей во временнoй области (FDTD).
Перехват полезной информации из сигнала, распространяющегося по волоконным световодам, как известно, представляет собой крайне сложную, практически неразрешимую задачу. Однако на магистральных оптических линиях связи применяются регенераторы, в которых происходит преобразование оптического сигнала в электрический, восстановление формы электрического сигнала и обратное электрооптическое преобразование. Такие преобразования вызывают появление дополнительных каналов утечки информации, поскольку возникают внешниеэлектромагнитные поля, содержащие информацию о передаваемом сигнале. Избежать этого эффекта позволяет применение полностью оптических регенераторов.