Single photon Interference

양자역학 기말 발표 프로젝트에서 단일 광자 간섭(Single photon Interference)을 발표했습니다. 

간섭이란, 두개의 파동이 중첩되며 간섭무늬라고 부르는 줄무늬가 나타나는 현상인데요. 간섭을 일으키는 실험설비를 간섭계(Interferometer)라고 부릅니다. 

우리는 레이저와 같은 연속적인 빛을 이용해서 간섭무늬를 관찰할 수 있습니다. 빛은 파동이므로 간섭무늬를 볼 수 있죠. 

그런데 만약 광자 하나를 쓴다면 어떻게 될까요? 광자는 빛 알갱이 하나입니다. (아인슈타인의 광양자설에 따라,  빛은 주어진 진동수 v에 대해 가질 수 있는 에너지의 최소값 E = hv이 존재합니다. 이때 이 최소 에너지 단위를 광자 알갱이 하나의 에너지라고 봅니다.)

여전히 빛이 파동이기 때문에 간섭무늬가 보일 까요? 아니면 알갱이 이기 때문에 간섭을 일으킬 수 없을까요?

결론은 여전히 간섭무늬를 볼 수 있다는 것입니다. 

이번 발표에서 저는 Mark Beck의 Quantum mechanics 의 2단원과 3단원을 다뤘습니다. 빛의 편광을 쉽게 나타내주는 존스 벡터와 존스 행렬(Jones notation)을 소개한 뒤, 이를 이용해 고전적인 간섭계를 해석하는 방법을 배웁니다. 마지막으로 단일 광자 간섭을 해석하는 방식을 소개합니다. 

자세한 내용은 영상을 참고하시길 바랍니다.  

https://youtu.be/jmWGfjK_GeQ