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量子擦除實驗

原圖鏈接來自搜狗的圖片

在量子力學裡，量子擦除實驗（quantum eraser experiment）是一種干涉儀實驗，它可以用來演示量子糾纏、量子互補等等基本理論。

簡介

本條目所論述的雙縫量子擦除實驗是楊氏雙縫實驗的一種變版。假設在楊氏雙縫實驗裡，觀測光子到底穿過的是哪條狹縫，則光子會因此無法與自己相互干涉。假設整個光束的每一個光子都像這樣被觀測所通過的狹縫，則先前在探測屏顯示出的楊氏雙縫實驗干涉圖案會被消毀。這意味着路徑信息與干涉圖樣可視性是彼此互補的變量。原先，物理學者認為，根據海森堡不確定性原理，在搜集路徑信息時，不可避免地攪擾了光子的運動，連帶使得干涉圖樣也被洗掉了。後來，物理學者又證實，光子與探測路徑儀器（標記器）之間的量子糾纏也會造成干涉圖樣被洗掉，完全不需引用海森堡不確定性原理的機制。這實驗結果引出一個特別深奧的問題：互補原理是否比不確定性原理更為基礎,在本條目所描述的量子擦除實驗裡，搜集路徑徑信息並沒有不可逆反地攪擾光子，只是按照光子通過的狹縫將光子貼上標籤，稍後，又將這標籤擦除。貼上標籤的光子不能夠與貼上不同標籤的自己相互干涉，因為這兩種標籤相互正交，後果是干涉圖樣被洗掉。然而貼上標籤的光子，若標籤又被擦除，則光子又可以與自己相互干涉，後果是楊氏雙縫實驗的特徵干涉圖樣會被再度顯示出來。

評價

本實驗的裝置在空間方面可以分為兩個區域。應用自發參量下轉換技術製成一對糾纏光子對，其兩個光子會分別移動於這兩個區域，彼此不會遭遇到對方。現在，假若移動於其中任意一個區域的光子被攪擾，則由於量子糾纏，移動於另外一個區域的光子會被影響，儘管兩個區域可能在空間上相隔很遙遠。這是一種涉及到超距作用的現象。在第二區域的探測屏所顯示的干涉圖樣可以被消毀或恢復，完全不需改變在第二區域的實驗設施，只需要操控在第一區域移動的糾纏光子；此外關於第二區域的雙狹縫，或其他介於發射晶體與探測屏間的實驗儀器，在光子通過這雙狹縫或實驗儀器之前或之後，都可以進行操控。更具體地說，在這實驗的第二區域裡，假設雙狹縫前面被裝置了標記儀器，因此干涉現象被消毀（因為明確的路徑信息存在），現在，在第一區域進行量子擦除動作，這動作的完成可以有效地擦除路徑信息，從而重新展現干涉圖樣，完全不需改變第二個區域的實驗設施。總結：在第一區域發生的量子擦除事件，能夠超距地重新展現第二區域的干涉圖樣。