量子擦除實驗
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在物理中，量子擦除实验是用来验证量子力学法则的一种双缝干涉实验。包括波粒二象性，互补原理，哥本哈根诠释在内的这些量子力学法则展示了这样一幅图景，在量子力学的世界里，如果精确测量观测对象某一方面的性质，则对应的会有某一方面的性质无法被精确观测（就像无法同时看到硬币的两面）。这个实验使用了一种非线性BBO晶体，它可以通过吸收一个光子来发射出两个处于纠缠态的低频光子。同时还使用了干涉仪来探究物质的波动性。
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介绍 [编辑]
量子擦除实验是杨氏双缝干涉实验的一个变形。人们已经认识到在双缝实验中，如果光子穿过了哪条间隙被观测到了，那么光子就无法与自身发生干涉。如果一束光子中的每一个光子都像这样被确定从哪条间隙穿过的话，那么我们就无法看到杨氏实验中的干涉图案。而这个实验试图制造这样一种状况：如果我们确定光子穿过了哪条间隙并做上“标记”，那么将不会有干涉现象发生，但如果在这个光子到达屏幕前，我们将这个标记擦除，那么我们又将观测到杨氏实验中的干涉现象。
量子擦除实验的意义在于，在双缝实验中探测或标记光子路径将会破坏干涉，但在此之后再擦除这个标记，人们可以重新恢复量子干涉。
实验步骤 [编辑]
实验分三个阶段。
第一阶段，使用非线性BBO晶体产生纠缠光子对。自光子对产生起，它们就具有不同偏振态，沿不同方向传播。沿下路径传播的光子会遇到双缝，使用灵敏的探测器可以扫出这些光子的干涉图样。
第二阶段，在下路径上插入四分之一波片。这样任何通过缝A的光子将会被改变为顺时针或逆时针的圆偏振，任何通过缝B的光子的则具有相反方向的圆偏振。当探测设备在先前的移动范围内重新扫过，可以发现探测结果不再相同 - 干涉条纹消失 - 即，任何标记了光子路径的行为都会破坏干涉条纹。
第三阶段，下路径不作变动，将一个起偏器插入到上路径，使得任何通过下路径的纠缠光子对的偏振方向也受到影响。因为上路径的光子的偏振方向发生变化，下路径光子的偏振状态也会改变。通过对上路径上起偏器选择合适的偏振角，令下路径上刚好有一半的光子具有相同的偏振方向。一旦它们有相同的偏振态，它们可以再次彼此干涉，或者从另一个角度来看，已经没有标记指明哪个通过缝A，哪个通过缝B。
参閱 [编辑]
- 莫特問題
- Media:Walborn EtAl QuantumEraser.svg Another schematic representation of the experiment, one that follows more closely the version given in the original article.
- Delayed choice quantum eraser
- Wheeler's delayed choice experiment
外部链接 [编辑]
- A more technical analysis of the quantum eraser experiment
- A Scientific American article: A Do-It-Yourself Quantum Eraser - note: SciAm online subscribers only
- but here they let you see the images for free.
- 原始文章 S. P. Walborn et al., "Double-Slit Quantum Eraser" Phys. Rev. A 65, 033818 (2002)
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