Event by event method for quantum interference simulation

Event-per-event simulatie reproduceert resultaten van kwantum interferentie experimenten

Het thema van het proefschrift van Mutia Delina komt voort uit het idee dat het mogelijk is om systematisch simulatiemodellen te construeren voor een aantal fundamentele kwantum interferentie experimenten. Essentieel daarbij is dat de constructie niet afhankelijk is van concepten van de kwantumtheorie of van kennis van de oplossing van de Schrödingervergelijking. Toch worden met een event-per-event simulatie resultaten gegenereerd die zijn waargenomen in echte experimenten, op een zodanige manier dat de frequenties waarmee ze verschijnen in overeenstemming zijn met theorie en experiment.

De event-per-event simulatiemethode maakt gebruik van algoritmen die individuele gebeurtenissen verwerken. In het proefschrift worden daarmee resultaten gereproduceerd van Mach-Zehnder interferometer-, Mach-Zehnder interferometer met absorber-, drie beam interferentie-, vertraagde keuze- en twee foton interferentie experimenten.

Opvallend kenmerk van deze simulatie-aanpak is dat er een één-op-één correspondentie is tussen de apparaten die worden gebruikt in het echte experiment en de algoritmische componenten. En verder geldt dat de duivel in de details schuilt. Dat betekent dat het erg belangrijk is om het echte experiment te simuleren en niet een mathematische idealisatie ervan.

De event-per-event methode is een simulatie-aanpak die niet gebaseerd is op kennis van de Schrödingervergelijking. De methode gebruikt de klassieke golftheorie en het deeltjesconcept: er worden deeltjes gebruikt, geen golven. De data worden verkregen door de gebeurtenissen te tellen die gedetecteerd werden door de detector, net als in echte experimenten. Het deeltje wordt beschouwd als boodschapper, de drager van een bericht dat wordt verwerkt door een Deterministic Learning Machine (DLM).

Het onderzoek laat zien dat de op individuele gebeurtenissen gebaseerde, deterministische leermachine dezelfde interferentiepatronen kan produceren als de patronen die worden verkregen in het experiment.

Het onderzoek van Mutia Delina  werd uitgevoerd aan het Zernike Institute for Advanced Materials van de RUG en gefinancierd door het Directorate General of Higher Education van Indonesië. Delina is lecturer aan de State University of Jakarta (UNJ).