Experimentul cuantic eraser este un experiment de interferență care demonstrează întricarea cuantică și principiul complementarității .
Experimentul cu o radieră cuantică pe două fante, descris în acest articol, constă din trei etape [1] :
Principalul rezultat al experimentului este că nu contează dacă procesul de ștergere a fost efectuat înainte sau după ce fotonii au ajuns pe ecranul detectorului [1] [2] .
Tehnologia de ștergere cuantică poate fi utilizată pentru a crește rezoluția microscoapelor moderne [3] .
Experimentul cu radieră cuantică descris în acest articol este o variație a experimentului clasic cu două fante al lui Young , care stabilește că un foton nu poate interfera cu el însuși atunci când experimentatorul încearcă să determine prin ce fantă a trecut fotonul. Atunci când un flux de fotoni este supus unei astfel de observații, franjele de interferență caracteristice experienței lui Young nu sunt observate. Experimentul cu radieră cuantică este capabil să creeze situații în care un foton care a fost „marcat” pentru a determina prin ce fantă a trecut poate fi „șters” ulterior de o astfel de marcare. Un foton „etichetat” nu poate interfera cu el însuși și nu va produce franjuri de interferență, dar un foton care a fost „etichetat” și apoi „curățat” poate interfera ulterior cu el însuși și va contribui la generarea de franjuri de interferență similare celor obținute în cursul experimentului lui Young [1] .
Experimentul cu radieră cuantică folosește o configurație cu două secțiuni principale. După ce creează doi fotoni încâlciți , fiecare dintre ei merge în propria sa secțiune. Toate acțiunile de determinare a traseului unuia dintre fotonii încâlciți (studiu în secțiunea cu două fante) vor afecta al doilea foton și invers. Avantajul manipulării unei perechi de fotoni încâlciți este că experimentatorii pot distruge sau restabili modelul de interferență fără a face modificări în secțiunea configurației care conține placa cu dublă fante. Experimentatorii realizează acest lucru prin manipularea fotonului încurcat și o astfel de manipulare poate fi efectuată înainte sau după ce una dintre particulele încurcate a trecut prin fantele și alte elemente ale configurației dintre sursa de fotoni și ecranul detectorului. Adică, în condițiile în care secțiunea cu dublă fante a fost asamblată în așa fel încât să prevină manifestarea fenomenului de interferență (datorită prezenței informațiilor despre calea aleasă a fotonului), o radieră cuantică poate fi utilizată pentru a șterge efectiv aceste informații. Când folosește această caracteristică, experimentatorul restabilește interferența fără a face modificări în secțiunea configurației care conține două fante [1] .
O versiune a acestui experiment, radierul cuantic cu alegere întârziată , vă permite să luați o decizie de a salva sau distruge informații despre calea aleasă după ce una dintre particulele încurcate (cea care trece prin fante) interferează (sau nu interferează) cu sine [4] . Într-un astfel de experiment, efectele cuantice pot imita influența acțiunilor viitoare asupra evenimentelor din trecut. Totuși, ordinea în timp a măsurătorilor în acest caz nu contează [5] .
În primul rând, fotonul este trecut printr -un dispozitiv optic neliniar special : un cristal de beta-borat de bariu (BBO). Acest cristal transformă un singur foton într-o pereche de fotoni încâlciți de joasă frecvență, un proces cunoscut sub numele de împrăștiere parametrică spontană . Acești fotoni încâlciți urmează căi diferite: un foton călătorește direct la detector, în timp ce al doilea se deplasează prin placa cu dublă fante până la al doilea detector. Ambele detectoare sunt conectate la un circuit de coincidență , asigurându-se că numai fotonii încâlciți sunt numărați. Motorul pas cu pas deplasează al doilea detector de-a lungul zonei scanate, formând o hartă de intensitate. Această configurație produce modelul de interferență familiar.
Apoi, un polarizator circular este plasat în fața fiecărei fante din placa dublă cu fantă , polarizând în sensul acelor de ceasornic pentru lumina care trece printr-o fantă și în sens invers acelor de ceasornic pentru lumina care trece prin cealaltă fantă (vezi Figura 1). Această polarizare este înregistrată pe detector, astfel „marcând” fotonii și distrugând modelul de interferență (vezi legile Fresnel-Arago ).
În cele din urmă, un polarizator liniar este plasat în calea primului foton încâlcit din pereche, dându-i o polarizare diagonală (vezi Fig. 2). Încurcarea garantează o polarizare diagonală suplimentară pentru al doilea foton care trece prin placa cu dublă fante. Acest lucru elimină efectul polarizatorilor circulari: fiecare foton va produce un amestec de lumină polarizată în sensul acelor de ceasornic și în sens invers acelor de ceasornic. În consecință, cel de-al doilea detector nu mai poate determina calea aleasă, iar modelul de interferență este restabilit.
Experimentul cu dublu fantă cu polarizatoare circulare poate fi descris și considerând lumina ca o undă clasică [6] . Cu toate acestea, experimentul cu radieră cuantică folosește fotoni încâlciți care nu sunt compatibili cu mecanica clasică .