Quantum coherence and supertunneling effect: Wave and particle nature of quantum objects in the Mach–Zehnder interferometer

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The article examines the wave and corpuscular nature of quantum objects using the example of the Mach–Zehnder interferometer and discusses the possibility of the so-called “supertunnel effect”. It is shown how the behavior of a photon in an interferometer is determined not by switching between a wave and a particle, but by the preservation or loss of coherence of its quantum amplitude. Key mechanisms are analyzed: formation of superposition at the beam splitter, interference from coherent amplitude recombination, decoherence induced by path information leakage, and recovery of interference in quantum-eraser schemes. Analogous phenomena for electrons, neutrons, atoms and large molecules are discussed, with attention to dominant decoherence sources (collisions, thermal radiation, internal degrees of freedom) and the shrinking de Broglie wavelength of massive objects. The influence of mass, momentum and barrier parameters on tunneling probability is treated, and practical strategies to enhance tunneling (barrier engineering, resonant tunneling, collective effects, and reducing effective mass) are outlined. The conclusion is that quantum laws are universal: wave-like and particle-like manifestations depend on the experimental context and coherence preservation rather than an intrinsic conversion of the object. The concept of “supertunneling” is framed as potentially realizable only if decoherence and exponential suppression can be overcome, with suggested routes for experimental pursuit.

作者简介

Rustam Rakhimov

Institute of Materials Science of the SPA “Physics-Sun” of the Academy of Science of Uzbekistan

编辑信件的主要联系方式.
Email: rustam-shsul@yandex.com
SPIN 代码: 3026-2619

Dr. Sci. (Eng.), Head, La-boratory No. 1

乌兹别克斯坦, Tashkent

Vladimir Yermakov

Institute of Materials Science of the SPA “Physics-Sun” of the Academy of Science of Uzbekistan

Email: labimanod@uzsci.net
ORCID iD: 0000-0002-0632-6680
Scopus 作者 ID: 7103059323
Researcher ID: ABH-9486-2020

enior research at the Laboratory No. 1

乌兹别克斯坦, Tashkent

参考

  1. Popov V.S. Tunneling and multiphoton ionization of atoms and ions in a strong laser field (Keldysh theory). Uspekhi fizicheskikh nauk. 2004. Vol. 174. No. 9. Pp. 921–955. (In Rus.)
  2. Rakhimov R.Kh., Saidov M.S., Ermakov V.P. Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 5. The mechanism of pulse generation by functional ceramics. Computational Nanotechnology. 2016. No. 2. Pp. 81–94. (In Rus.)
  3. Rakhimov R.Kh. Pulsed tunneling effect: Fundamental principles and application prospects. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 1. Pp. 193–213. (In Rus.). doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-1-193-213. EDN: EWSBUT.
  4. Rakhimov R.Kh., Ermakov V.P. Pulsed tunnel effect. Features of interaction with matter. Observer effect. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 2. Pp. 116–145. (In Rus.). doi: 10.33693/2313- 223X-2024-11-2-116-145. EDN: MWBRQW.
  5. Rakhimov R.Kh., Ermakov V.P. New approaches to the synthesis of functional materials with specified properties under the action of concentrated radiation and pulsed tunneling effect. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 1. Pp. 214–223. (In Rus.). doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-1-214-223. EDN: EYKREQ.
  6. Rakhimov R.Kh., Ermakov V.P. Features of the polymerization process based on ITE. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 2. Pp. 158–174. (In Rus.). doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-2-158-174. EDN: MXFORZ.
  7. Rakhimov R.Kh., Ermakov V.P. Prospects of solar energy: The role of modern solar technologies in hydrogen production. Computational Nanotechnology. 2023. Vol. 10. No. 3. Pp. 11–25. (In Rus.). doi: 10.33693/2313-223X-2023-10-3-11-25. EDN: NQBORL.
  8. Rakhimov R.Kh., Pankov V.V., Ermakov V.P., Makhnach L.V. Productive methods for increasing the efficiency of intermediate reactions in the synthesis of functional ceramics. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 1. Pp. 224–234. (In Rus.). doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-1-224-234. EDN: FCGMYR.
  9. Rakhimov R.Kh., Pankov V.V., Ermakov V.P. et al. Study of the properties of functional ceramics synthesized by a modified carbonate method. Computational Nanotechnology. 2023. Vol. 10. No. 3. Pp. 130–143. (In Rus.). doi: 10.33693/2313-223X-2023-10-3-130-143. EDN: SZDYRZ.
  10. Rakhimov R.Kh., Pankov V.V., Ermakov V.P. et al. Pulsed tunneling effect: Results of tests of film-ceramic composites. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 2. Pp. 175–191. (In Rus.). doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-2-175-191. EDN: NHSAVQ.
  11. Rakhimov R.Kh., Pankov V.V., Saidvaliev T.S. Study of the influence of pulsed radiation generated by functional ceramics based on the ITE principle on the characteristics of the Cr₂O₃—SiO₂—Fe₂O₃—CaO—Al₂O₃—MgO—CuO system. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 2. Pp. 146–157. (In Rus.). doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-2-146-157. EDN: MWPEYI.
  12. Fedorov M.V. The work of Keldysh L.V. “Ionization in the field of a strong electromagnetic wave” and modern physics of interaction of atoms with a strong laser field”. JETP. 2016. Vol. 149. Issue 3. Pp. 522–529. (In Rus.).
  13. Rakhimov R.Kh. Possible mechanism of pulsed quantum tunneling effect in photocatalysts based on nanostructured functional ceramics. Computational Nanotechnology. 2023. Vol. 10. No. 3. Pp. 26–34. doi: 10.33693/2313-223X-2023-10-3-26-34. EDN: QZQMCA.
  14. Saidov R.M., Rakhimov R.Kh., Touileb K. The effect of nanostructured functional ceramics additives on the properties of welding electrodes. Metals. 2023. Vol. 13 (11). No. 1849. 12 р. doi: 10.3390/met13111849.
  15. Saidov R., Rakhimov R., Touileb K., Abduraimov S. Study of the influence of additives of nanostructured functional ceramics in the coating of welding electrodes on their welding and technological properties. Engineering, Technology & Applied Science Research. 2024. Vol. 14. No. 6. Pp. 18711–18717. doi: 10.48084/etasr.8741.
  16. Saidov R., Rakhimov R., Touileb K. Joffin-J-Ponnore effects of nanostructured functional ceramics additives coatings electrode on the structure and mechanical properties of SMAW welded joints. Crystals. 2025. No. 15 (3). P. 1082. doi: 10.3390/cryst15030260.
  17. Saidov R., Rakhimov R., Touileb K. Сomparative analysis of the efficiency of additives of nanostructured functional ceramics on the properties of welding electrodes. Crystals. 2024. No. 14 (12). P. 1082.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. Mach–Zehnder interferometer

下载 (132KB)


许可 URL: https://www.urvak.ru/contacts/

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».