Wheeler的双缝干涉理想实验


最近一篇在《Science》上发表的论文,验证了Wheeler的延迟选择理想实验。 具体的实验设置,可以去这里下载论文看看: http://www.arxiv.org/abs/quant-ph/0610241

这个Wheeler的延迟选择实验就是基于杨氏双缝实验的。 首先我们要明确一件事,这里所做的杨氏双缝实验是单光子的干涉。为什么这么说呢,因为他们使用的源是单光子源,每次只发射一个含有单个光子的光脉冲。光脉 冲之间的时间间隔保证了进入光路系统的只有一个光子。由于设计上有一个半透半反镜的存在,所以单个光子经过这个器件后,同时沿a和b两个路径传播,处于a 或者b的几率都是0.5。然后经过反射,如图

315_966_f1.gif

图中BS是半透半反镜,mirror是反射镜。D是单光子探测器。单光子脉冲进入BS_input后处于两种状态的叠加态,分别沿Path1传播的 状态,以及沿Path2传播的状态。需要指出的是通过探测器D1,D2此时我们是可以看到干涉条纹的。也就是说单个光子自己能够跟自己干涉。

但是一个关键的问题是,如果光子进入BS_input时,BS_output已经放置在合适的位置时,这种干涉也可能是因为光子已经知道有 BS_output,所以它与BS_input作用时其状 态受到了影响,光子走的路径使得它最后正好有干涉。为了消除这个可能性,Wheeler提出了延迟选择方案。他的想法是,当光子进入BS_input时, BS_output还不存 在。当光子通过BS_input之后,才决定是否放置BS_output。BS_output是否放置是随机的。且BS_output的选择这个事件与光 脉冲进入BS_input这个事件在时空上是类空的。也就是说无法通过 经典的通信(比如光信号)让光子进入BS_input时就知道BS_output到底有没有。

这个实验的结果是,即使在延迟选择的条件下,存在BS_output时,光子也会跟自身发生干涉,干涉效率接近1.如果没有BS_output,就完全看不到干涉条纹存在。也就是说完全排除了经典关联解释这个量子效应的可能性。

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