什么 正在被擦除?

这个侧边栏是我们为《大众科学》5月刊中关于量子擦除补充专题报道的一部分。

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那么量子擦除器实际上擦除了什么呢?我们中的一人(克维亚特)在1999年和2004年合著的两篇文章中详细探讨了这个问题。这些研究的结论是,每个人都称之为量子擦除的现象,或许更准确地描述为量子编辑。

重点是,最终的分析元素将所有事件过滤成两组,并且可以选择以不同的方式进行过滤。可以将观察到的光子分为沿导线左侧路径传播的光子和沿右侧路径传播的光子,或者通过改变分析器的方向,可以将光子分为产生条纹的光子和产生反条纹的光子。因此,我们可以用这两种替代方式“编辑”现实。在延迟选择变体中,我们可以在粒子完成它们所“做”的任何事情之后很久才进行编辑。

这两篇论文可以在此以PDF文件形式获得,或者您可以使用以下参考文献


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“定量波粒二象性和非擦除量子擦除”,作者:P. D. D. Schwindt、P. G. Kwiat和B.-G. Englert,《物理评论A》60,4285(1999)。

“量子擦除现实的本质,或者说,自然的现实?” 作者:P. G. Kwiat 和 B.-G. Englert,发表于《科学与终极现实:量子理论、宇宙学和复杂性》,约翰·D·巴罗、保罗·C·W·戴维斯和查尔斯·L·哈珀,小,编辑,剑桥大学出版社(2004 年)。

获取路径信息并随后擦除它的整个机制与量子力学中纠缠的概念密切相关,薛定谔将纠缠描述为典型的量子力学特征。在薛定谔的猫实验中,薛定谔的猫(死或活)的状态与放射性原子(衰变或不衰变)的状态纠缠在一起。在擦除实验中,量子物体的路径(左或右)以完全相同的方式与标签器(垂直或水平偏振)纠缠在一起。对于量子物理学家来说,跟踪这种纠缠是理解擦除器作用的关键。

根据我们对量子力学的理解,如果将你视为一个量子系统,那么你的波函数应该会不断扩散——根据不确定性原理,你的动量在所有方向上都略有不确定!那么我们为什么不慢慢“扩散”到宇宙中呢?理解它的一种方法是我们不断被测量。我们的位置被我们与周围环境的相互作用“标记”,例如空气分子从我们身上弹开,或者我们仅仅因为温暖而不断发出的热红外光子。请记住,即使没有人积极进行实验来提取我们与一切相互作用的潜在位置标记信息,它的存在也会阻止我们处于不同位置的量子叠加态。量子物理学家会说,我们与我们当地环境中的其他量子系统“纠缠”在一起。

我们实际上并不知道上一段中描述的在我们这样的大物体身上是否会发生——量子力学的规则甚至可能不适用于大物体。正因如此,看看可以使哪些大小或种类的事物显示出量子干涉的极限是很有趣的。据我们所知,量子力学应该适用于这些较大的尺度,但一位优秀的科学家会等待实验证明!


更多探索

观看量子擦除作用的幻灯片

在博客中讨论该实验

实验所需的材料

偏振器对光子做了什么

量子擦除器的工作原理

关于偏振膜的注意事项

实验故障排除

更多实验

印刷版中刊登的 3 偏振器难题的答案

波去哪儿了?更多关于干涉的信息

前沿实验:干涉足球

延迟选择实验

量子粒子真的做了什么?

什么正在被擦除?

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