遲延選擇 兩者 지우개

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遲延選擇 兩者 지우개 實驗은 김윤호, R. 有(Yu), S. P. 쿨릭(Kulik), Y. H. 時(Shih) 및 말런 스컬리 (Marlan O. Scully)가 처음 遂行하여 1999年 初에 發表한 것으로 [1] 휠러(Wheeler)의 遲延 選擇 實驗 에서 考慮된 槪念이 包含된 兩者 지우개 實驗을 具現한 것이다. 이 實驗은 量子 力學에서 잘 알려진 二重 슬릿 實驗 의 特異한 結果와 兩者 얽힘 의 結果를 調査하기 위해 考案되었다.

遲延選擇 兩者 지우개 實驗에서는 逆說을 探究한다. 光子 하나가 檢出器까지 하나의 經路에서 나온 것처럼 보인다면, 휠러와 다른 사람들이 挑戰하고 있는 "常識"에 依하면 이中 슬릿 裝置에 하나의 粒子로 들어 갔음이 틀림 없다. 萬一 光子가 區別 할 수 없는 두個의 經路를 따라 온 것처럼 나타난다면, 이中 슬릿 裝置에 光子는 波動으로 들어 갔을 것이다. 光子가 進行 中일 때 實驗 裝置가 變更되면 光子는 波動인지 粒子인지에 對한 元來의 "決定"을 飜覆하여야 한다. 휠러는 이러한 家庭을 性間(interstellar) 次元의 裝置에 適用한다면, 光子를 觀察하는 方法에 對한 地球上에서의 最終 決定에 依하여 數百萬 또는 數十億 年 前에 내린 決定이 飜覆될 수 있다고 指摘했다.

遲延選擇 實驗에서는 光子에 對한 現在의 測定이 過去에 發生한 事件을 變更하는 것처럼 보이는 能力을 確認했지만, 이러한 解釋은 量子 力學에 對한 '非標準的 觀點'에 依한 것이다. 標準的 觀點( 코펜하겐 解釋 )에 따라 飛行 中인 光子가 所謂 "狀態 重疊"에 있는 것으로 解釋하는 境遇, 卽 粒子 또는 波動으로 나타날 可能性이 있는 것으로 解釋하면서 飛行 中에는 어느 쪽도 아닌 것으로 解釋한다면 時間 逆說은 存在하지 않는다. 이것이 標準解釋이고 最近의 實驗은 이를 뒷받침하고 있다. [2] [3]

序論 [ 編輯 ]

基本的인 二重 슬릿 實驗 에서 빛의 빔(일반적으로 레이저 )銀 두 個의 平行한 슬릿 구멍이 뚫린 스크린의 垂直方向으로 進行한다. 二重 슬릿 壁으로부터 두 슬릿의 빛이 겹칠 만큼 充分히 멀리 있는 反對便에 檢出畵面(하얀 종이에서 CCD 에 이르는 모든 것이 될 수 있다)을 놓으면 干涉 무늬 라고 하는 밝고 어두운 줄무늬 패턴이 觀察된다. 電子 와 같은 原子 水準 크기의 다른 物體들도 二重 슬릿을 向해 發射되면 同一한 擧動을 보이는 것으로 밝혀져 있다. [4] 鑛員의 밝기를 充分히 낮추면 干涉 패턴을 形成하는 個別 粒子를 探知 할 수 있게 된다. [5] 干涉 패턴의 出現은 슬릿을 通過하는 各 粒子가 自身과 干涉하고 따라서 어떤 意味에서는 하나의 粒子가 두 슬릿을 同時에 通過한다는 것을 意味한다. [6] :110 이것은 別個의 物體에 對한 우리의 日常的인 經驗과 矛盾되는 생각이다.

量子 力學 歷史에서 重要한 役割을 한 有名한 思考 實驗 (예 : 이 實驗의 아인슈타인 버전 에 對한 討論 參照)에서는 입자 探知機가 슬릿에 位置하여 光子가 어떤 슬릿을 通過하는지 確認할 수 있게 되면, 干涉 무늬가 사라지는 것을 보여 준다. [4] 이 經路 確認 實驗은 光子가 粒子 또는 波動으로 行動 할 수는 있지만, 同時에 兩쪽 모두로 行動하는 것은 아니라는 相補性 原理를 보여준다. [7] [8] [9] 그런데 이 實驗에 對하여 技術的으로 實現 可能한 具現은 1970年代까지 提案되지 않았다. [10] 經路 情報와 干涉 무늬의 가시城은 서로 補完的인 量이다. 二重 슬릿 實驗에서 旣存의 通念에서는 粒子를 觀察하는 것이 하이젠베르크의 不確實性 原理 의 結果로 干涉 패턴을 破壞 할 수 있을 만큼 粒子를 不可避하게 妨害한다고 생각했다.

그러나 1982年에 스컬리(Scully)와 드륄(Druhl)은 이러한 解釋에서 하나의 虛點을 發見했다. [11] 그들은 粒子를 産卵시키거나, 制御되지 않는 位相 要人을 導入하지 않으면서도 經路 情報를 얻을 수 있는 "量子 지우개"를 提案했다. 어떤 光子가 各 슬릿에 들어가는지를 觀察하는 (따라서 그들을 妨害하는) 것이 아니라, 슬릿을 通過 한 後에 光子를 적어도 原則的으로 區別 할 수 있는 情報로 그것을 "標示"하는 것을 提案하였다. 勿論 光子가 그렇게 標示되면 干涉 무늬는 사라진다. 그러나 標示된 光子가 이中 슬릿을 通過한 後에 經路 情報를 追加로 造作하여 經路 表示를 削除하면 干涉 무늬가 다시 나타난다. 1982年 以後 여러 實驗을 통해 所謂 ' 兩者 지우개 '의 有效性이 立證되었다. [12] [13] [14]

簡單한 兩者 지우개 實驗 [ 編輯 ]

兩者 지우개의 簡單한 버전은 다음과 같이 說明 할 수 있는데, 여기서는 하나의 光子나 確率파를 두個의 슬릿으로 分割하지 않고, 光子를 빔 分割器 (beam splitter)에 入社한다. 빔 分割器에 依해 無作爲로 分割된 光子의 흐름이 相互 作用할 수 없는 두個의 經路를 따라 通過하는 것으로 생각하면 어떤 光子가 다른 光子나 自身과 干涉할 수 없을 것으로 보인다.

그런데 光子의 生成 速度가 減少하여 한 番에 하나의 光子만 裝置에 들어가게 되면, 光子가 하나의 經路로만 移動하는 것으로 理解할 수가 없는데, 왜냐하면 經路의 出口를 變更하여 共通의 하나 或은 複數의 探知機에서 一致하도록 하면 干涉 現象이 나타나기 때문이다. 이는 두 個의 슬릿 裝置에서 하나의 光子를 想像하는 것과 類似한데, 하나의 光子 임에도 不拘하고 如前히 두個의 슬릿과 相互 作用한다.

그림 1. 光子 經路의 遲延된 決定을 보여주는 實驗

그림 1의 두 그림에서 光子는 노란色 별標로 標示된 레이저에서 한 番에 하나씩 放出된다. 光子의 1/2을 反射하거나 透過하는 50 % 빔 스플리터 (綠色 블록)를 通過한다. 反射되거나 透過된 光子는 빨간色 또는 파란色 線으로 標示된 두個의 可能한 經路를 따라 移動한다.

그림 1의 위 다이어그램에서는 光子의 軌跡을 알고 있는 것처럼 보인다. 卽 光子가 裝置 上段에서 放出되면 파란色 經路를 통해 왔어야 하고 裝置의 側面에서 放出되면 빨간色 經路를 통해 왔어야 하는 것처럼 보인다. 그러나 光子가 感知될 때까지 經路의 重疊에 있다는 것을 銘心하는 것이 重要하다. 위의 假定(두 經路 中 어느 하나를 '통하여 왔어야' 한다)은 '分離 誤謬'의 한 形態이다.

그림 1의 아래 다이어그램에서는 오른쪽 上段에 두 番째 빔 스플리터가 揷入되었다. 이것은 빨간色과 파란色 經路에 該當하는 빔을 再結合한다. 一般的인 思考 方式은 두 番째 빔 스플리터를 導入함으로써 光子가 하나 또는 다른 經路를 따라 '實際로' 移動하였다고 假定 할 수 없기 때문에 우리가 아무리 注意하여도 經路 情報가 "지워졌다"는 것이다. 빔을 再結合하면 各 出口 바로 뒤에 位置한 感知 畵面에서 干涉 現象이 發生한다. 오른쪽으로 放出하는 것은 補强干涉 을 나타내고 위쪽으로 放出하는 것은 消滅干涉 을 나타낸다. 그런데 위에서 說明된 干涉 效果는 '純粹한 狀態'(pure state)에 있는 '하나의 光子'에 適用된다는 點을 銘心해야 한다. 한 雙의 '얽힌 光子'를 다룰 때에는, 干涉計와 만나는 光子가 '混合 狀態'(mixed state)가 되어, 데이터의 適切한 下位 集合을 選擇하기 위한 同時 計數器 (coincidence counter)가 없다면 可視的인 干涉 패턴은 없어진다. [15]

遲延된 選擇 [ 編輯 ]

現在의 兩者 지우개 實驗에 對한 基本的인 先行(precursor) 實驗인 위에서 說明한 "簡單한 兩者 지우개"에 對해서는 簡單한 古典的인 波動으로도 說明을 할 수 있다. 實際로 이 實驗에는 特別히 兩者的인 것이 없다고 主張 할 수도 있다. [16] 그럼에도 不拘하고 조던(Jordan)은 古典的인 說明이 있음에도 不拘하고 위와 같은 1 次 干涉 實驗이 眞正한 '量子 지우개'로 解釋 될 수 있다고 對應 原則 (correspondence principle)에 根據하여 主張해 왔다. [17]

이러한 先行實驗에서는 單一 光子 干涉을 使用한다. 그런데 얽힌 光子 를 使用하는 兩者 지우개 버전은 本質的으로 非古典的이다. 이 때문에 '兩者的 解釋' 臺 '古典的 解釋'과 關聯하여 發生할 수 있는 模糊性을 防止하기 위하여 大部分의 實驗者들은 古典的 說明이 不可能한 兩者 지우개를 보여주는 非古典的인 얽힌 光子 鑛員을 使用하기로 選擇했다.

또한 얽힌 光子를 使用하면 이 記事의 主題인 遲延選擇 兩者 지우개 와 같이 單一 光子 干涉으로는 達成할 수 없는 兩者 지우개 버전을 設計하여 具現할 수 있다.

김윤호 等의 實驗(1999) [ 編輯 ]

그림 2. 김윤호 等의 遲延 選擇 兩者 지우개 實驗의 설정 . 感知器 D 0 은 움직일 수 있다.

그림 2에는 김윤호 等의 論文 [1] 에 仔細히 說明된 實驗 設定이 나와 있다. 아르곤 레이저 에 依하여 二重 슬릿 裝置(다이어그램의 왼쪽 上段 모서리에 있는 垂直 검은 色 線)를 通過하는 各各의 351.1nm의 光子가 生成된다.

光子 各各은 두 슬릿 中 하나 (또는 둘 다)를 通過한다. 그림에서 光子 經路는 빨간色 또는 軟한 靑綠色의 線으로 區分되어 光子가 어느 슬릿을 通過했는지 나타낸다(빨간색은 슬릿 A를 나타내고 靑綠色은 슬릿 B를 나타냄).

只今까지 實驗은 旣存의 二重 슬릿 實驗과 같다. 그러나 슬릿의 뒷쪽에서 SPDC(spontaneous parametric down-conversion)가 얽힌 狀態에 있는 2個의 光子를 準備하는 데 使用된다. 이것은 非線型 光學 決定 BBO (베타 바륨 硼酸鹽)에 依해 遂行되며, (두 슬릿에서의) 各各의 光子를 元來 光子 周波數의 1/2로 두 個의 同一한 直交 偏光 의 얽힌 光子로 變換시킨다. 이러한 直交 偏光 光子가 따르는 經路는 글랜-톰슨 프리즘 (Glan-Thompson prism)에 依해 分離된다.

分離된 702.2nm 光子 中의 하나는 "신호"光子 (글랜-톰슨 프리즘에서 위쪽으로 올라가는 빨간色과 靑綠色 線)로 불리며 D 0 의 標的 檢出器로 繼續 飛行한다. 實驗 中에 檢出器 D 0 은 x 軸을 따라 스캔되는데 그 움직임은 스텝 모터 에 依해 制御된다. 累積된 信號가 干涉 무늬를 形成하는지 與否를 發見하기 위해 D 0 에서 檢出된 "신호 光子 수' 臺 '위치 x 값'을 플롯하여 調査한다.

"遊休"(idler) 光子 (글랜-톰슨 프리즘에서 아래로 내려가는 빨간色과 靑綠色 線)라고 하는 다른 얽힌 光子는 슬릿 A 또는 슬릿 B 의 出口에 따라 프리즘 PS 에 依해 偏向되어 發散하는 經路를 따라 날아간다.

經路 分割이 이루어진 조금 뒤에, 遊休 光子는 빔 分割器 BS a , BS b , BS c 에 入射된다. 이 빔 스플리터 BS a , BS b , BS c 는 各各 遊休 光子가 通過 할 確率이 50 %이고 反射 될 確率도 50 %이다. M a 와 M b 는 거울이다.

그림 3. x 軸: D 0 位置. y 軸: D 0 과 D 1 , D 2 , D 3 , D 4 ( R 01 , R 02 , R 03 , R 04 ) 사이의 相互 感知 比率. R 04 는 김윤호 論文에는 없으며 구두 說明에 따라 提供된 것임.
그림 4. D 0 과 D 1 , D 2 , D 3 , D 4 ( R 01 , R 02 , R 03 , R 04 ) 사이에서 相互 感知 된 光子의 시뮬레이션 記錄

빔 스플리터와 거울에 依하여 아이들러 光子는 D 1 , D 2 , D 3 및 D 4 라벨이 붙은 檢出器로 向하게 된다. 以下를 注目하기 바란다.

  • 아이들러 光子가 檢出器 D 3 에서 記錄되면 이는 '슬릿 B'에서 나왔을 것이다.
  • 아이들러 光子가 檢出器 D 4 에서 記錄되면 이는 '슬릿 A'에서 나왔을 것이다.
  • 아이들러 光子가 檢出器 D 1 또는 D 2 에서 感知되면, 이는 '슬릿 A 또는 슬릿 B'에서 나왔을 것이다.
  • 슬릿에서 D 1 , D 2 , D 3 , D 4 까지 測定한 光路의 길이는 슬릿에서 D 0 까지의 狂 經路 길이보다 2.5m 더 길다. 이는 아이들러 光子로부터 얻을 수 있는 모든 情報는, 이와 얽힌 信號 光子에서 알 수 있는 것보다 約 8ns 늦다는 點을 의미한다.

D 3, 또는 D 4 에 依한 아이들러 光子의 檢出은, 이와 얽혀있는 光子가 슬릿 A 또는 B를 通過하였다는 遲延된 "經路 情報"를 提供한다. 反面에, D 1 또는 D 2 에 依한 아이들러 光子의 檢出은, 이와 얽혀있는 光子에 對하여 그러한 經路 情報를 利用할 수 없다는 遲延된 情報를 提供한다. 아이들러 光子로부터 以前의 經路 情報를 얻을 수 있었더라면, 이 情報는 "遲延된 削除"의 對象이 된다고 한다.

同時 計數器 (coincidence counter)를 使用하여 實驗者들은 狂 노이즈에서 얽힌 信號를 分離하여 信號와 아이들러 光子가 (8 ns의 遲延을 補正 한 後) 모두 感知된 이벤트만 記錄할 수 있다. 그림 3 및 4 參照.

  • 실험자가 信號 光子와 얽혀있는 아이들러 光子가 D 1, D 2 에서 檢出될 때의 信號 光子를 觀察하면, 干涉 패턴을 檢出한다.
  • 그러나, 信號光子와 얽힌 아이들러 光子가 D 3, D 4 에서 檢出 될 때의 信號 光子를 觀察하면 이들은 干涉이 없는 單純 回折 패턴을 檢出한다.

意味 [ 編輯 ]

이 結果는 이中 슬릿 實驗의 結果와 類似한데, 光子가 어느 슬릿에서 由來하는지 알 수 없는 境遇 干涉이 觀察되고 經路를 알면 干涉이 觀察되지 않기 때문이다.

그림 5. D 0 에서 信號 光子의 分布는 디지털 빌보드에서 電球의 分布와 比較될 수 있다. 모든 電球에 불이 들어 오면 廣告板에 이미지 패턴이 나타나지 않지만, 一部 電球를 끄면 이미지를 "復舊"할 수 있다. 마찬가지로 D 0 에서 信號 光子 사이의 干涉 패턴 또는 비 干涉 패턴은 一部 信號 光子를 "스위치 오프"(또는 無視) 한 後에만 復舊할 수 있으며 패턴을 復舊하기 위해 無視해야 하는 信號 光子를 檢出器 D 1 ~ D 4 에서 對應하는 얽힌 아이들러 光子를 確認하는 境遇에만 이 情報를 얻을 수 있다.

그런데 이 實驗을 놀라게 만드는 것은 古典的인 二重 슬릿 實驗과 달리 아이들러의 經路 情報를 保存할지 削除할지 與否를 選擇하는 것이 信號 光子의 位置가 D 0 에 依해 測定되고 '8 ns가 지난 後 '에 비로소 이루어진다는 點이다.

D 0 에서 信號 光子를 感知하여도 어떤 經路 情報도 直接 生成되지 않는다. 經路 情報를 提供하는 D 3 또는 D 4 에서 아이들러 光子의 探知는 D 0 에서 共通으로 探知된 信號 光子의 下位 集合에서 干涉 패턴을 觀察 할 수 없음을 의미한다. 마찬가지로, 經路 情報를 提供하지 않는 D 1 또는 D 2 에서 아이들러 光子의 檢出은 D 0 에서 共通으로 檢出 된 信號 光子의 서브 세트에서 干涉 패턴이 觀察 될 수 있음을 의미한다.

卽, 얽힌 信號 光子가 D 0 에 到達 한 後 한참 지나기까지도 아이들러 光子는 光學的 距離가 더 길어서 아직 觀察되지 않음에도 不拘하고, D 0 의 干涉信號는 光子信號와 얽혀 있는 아이들러 光子가 經路 情報를 保存하는 檢出器( D 3 또는 D 4 ) 또는 經路 情報를 削除하는 檢出器 ( D 1 또는 D 2 )의 어느 쪽에서 檢出되는지에 依하여 決定된다는 點이다.

一部는 이 結果를 아이들러 光子의 經路를 觀察하거나 觀察하지 않는 遲延된 選擇이 過去 事件의 結果를 變化 시킨다는 意味로 解釋하기도 했다. [18] [19] 하지만 干涉 패턴은 아이들러가 感知 된 後 (卽, D 1 또는 D 2 에서 感知된 後)에 비로소 觀察을 위해 抽出될 수 있다는 點에 特히 留意할 必要가 있다.

信號 光子와 얽힌 아이들러 光子가 여러 個의 서로 다른 感知器에 到達하였을 때, D 0 에서 모든 信號 光子의 總 패턴은, 아이들러 光子에 어떤 일이 發生하는지에 關係없이 干涉을 나타내지 않는다. [20] 이러한 일이 어떻게 可能한 지에 對한 하나의 아이디어는, R 01, R 02, R 03, 및 R 04 의 그래프를 보고 R 01 라인의 피크가 R 02 의 골에 該當한다는 點(卽 두個의 干涉무늬 사이에 π의 位相 變化가 存在)을 觀察하여 얻을 수 있다. R 03 은 하나의 最大 값을 나타내고 實驗的으로 R 03 과 同一한 R 04 는 비슷한 結果를 나타낸다. 同時 計數器를 使用하여 필터링된 얽힌 光子를 그림 5에서 시뮬레이션하여 實驗에서 얻을 수 있는 結果에 對한 視覺的 印象을 提供한다. D 0 에서 모든 相關 係數(correlated count)의 合은 干涉을 나타내지 않는다. D 0 에 到達하는 모든 光子가 하나의 그래프에 그려지면 밝은 中央의 띠만 볼 수 있다.

示唆點 [ 編輯 ]

溯及 因果性 [ 編輯 ]

遲延 選擇 實驗은 時間과 時間 順序에 對한 疑問을 불러 일으키고 時間과 因果的 順序에 對한 우리의 一般的인 생각에 對한 疑問을 提起한다. [note 1] D 1 , D 2 , D 3 , D 4의 事件이 D 0의 結果를 決定한다면 마치 結果가 原因보다 優先하는 것처럼 보인다(소급 因果性). 遊休 光子 經路가 매우 크게 延長되어 1年이 지나서야 光子가 D 1 , D 2 , D 3 또는 D 4 에 나타난다면, 이러한 光子가 感知되었을 때는 信號 光子가 1年 前에 特定한 모드로 나타나도록 한 것이다. 또 다른 代案으로는 아이들러 光子의 未來 運命에 對한 知識에 依하여 信號 光子의 現在의 活動이 決定된다는 것이다. 이러한 아이디어는 因果關係 에 對한 一般的인 人間의 豫想과 一致하지 않는다. 그런데 未來에 對한 知識, 卽 이것은 숨겨진 變數 가 될 수 있는데 이는 實驗에 依하여 反駁되었다. [21]

얽힘 을 包含하는 實驗은 一部 사람들이 因果的 順序에 對한 一般的인 생각을 疑心하게 만드는 現象을 보여준다. 遲延 選擇 兩者 지우개에서 干涉 무늬를 形成하는 光子와 關聯된 經路 데이터 情報가, 信號 光子가 檢出器에 到達한 以後에 지워지더라도, 信號光子에 依한 干涉 무늬가 D 0 에 形成된다. 實驗의 이러한 特徵은 매우 당혹스러운데, D 0 은 적어도 原則的으로는 宇宙의 한쪽에 있을 수 있고 다른 4 個의 探知機는 서로에 對해 "宇宙의 다른 쪽에" 있어도 된다는 것이다. [22] :197f

合意 : 溯及 因果 關係 없음 [ 編輯 ]

그러나 干涉패턴은 아이들러 光子가 檢出되고, 實驗者가 이러한 情報를 얻을 수 있으며, 干涉 패턴 中에서 實驗者가 特定한 感知器를 通過한 아이들러 光子와 一致하는 信號 光子의 特定한 部分 集合 을 볼 때에만 비로소 溯及的으로 보일 뿐이다. [22] :197

더욱이 얽힌 信號와 아이들러 光子의 狀態에 對한 觀察의 效果를 歷史的 順序로 考慮하면 溯及的으로 보이는 擧動은 '사라진다'. 具體的으로, D 0 에서 探知하기 '以前에' 어느 方向 情報의 探知/削除가 發生하는 境遇에 標準的인 單純한 說明에서는 "아이들러 光子가 探知되는 探知機 D i 에 依하여 信號 光子에 對한 D 0 에서의 確率 分布가 決定된다". 마찬가지로 D 0 가 아이들러 光子의 檢出에 '先行'하는 境遇에는 다음과 같은 說明이 正確하다. "感知된 信號 光子의 D 0 에서의 位置에 依하여 아이들러 光子가 D 1 , D 2 , D 3 또는 D 4 中의 하나에 到達 할 確率이 決定된다". 이러한 解釋들은 얽힌 光子와 觀測可能量 (observable)의 相關 關係를 直觀的인 因果 方式으로 公式化하는 同等한 方式들이므로, 어느쪽 (特히 '原因이 結果에 先行'하고 '溯及的 作用이 나타나지 않는' 說明)을 選擇하여도 된다.

1 次 檢出器에서 信號 光子의 綜合 패턴은 干涉을 나타내지 않으므로 (그림 5 參照) " 信號 光子만 觀察하여 아이들러 光子에 어떤 일이 發生하는지 推論 할 수 없다 ". 요하네스 팡크하우저(Johannes Fankhauser)는 그의 論文에서 遲延 選擇 兩者 지우개 實驗은 簡單하게 逆說이 解決될 수 있는 벨 類型의 시나리오 와 類似하고 따라서 奇異한 點이 實際로는 存在하지 않는다는 點을 보여주었다. 또한 論文에서 드 브로이-봄 (de Broglie-Bohm) 側面에서 이 實驗에 對한 仔細한 說明을 '光子의 正確한 軌跡'과 함께 提供하고 "時間的 影響에서의 逆行"은 存在하지 않는다는 結論에 到達하고 있다. [23] 遲延 選擇 兩者 지우개는 '신호 光子에 重疊된 데이터'를 4個의 個別 感知機 畵面에서 아이들러 光子의 狀態를 反映하는 4 個의 一連의 데이터로 抽出하기 위하여 光速 以下의 프로세스에 依해 到着하는 또 다른 信號를 必要로 하기 때문에 驛因果的인 方式으로 情報를 傳達하는 것은 아니다. [note 2] [note 3]

事實, 필리페 에버하드 (Phillippe Eberhard)가 證明한 整理에서는, 相對論的 兩者長 理論 에서 認定되는 方程式이 맞다면 量子 效果를 使用하여 因果 關係를 實驗的으로 違反하는 것은 決코 可能하지 않다는 것을 보여준다. [24] ( 條件附 確率 의 役割을 强調하는 取扱은 參考 文獻 [25] 參照. )

因果 關係에서 時間的 順序에 對한 우리의 常識的인 생각에 挑戰하는 것 外에도, 이 實驗은 局所性 에 對한 우리의 생각을 强力하게 挑戰하는 것 中의 하나이다. 局所性에 依하면 物體는 直接 接觸을 하거나 적어도 磁氣場이나 다른 腸 現象을 통한 相互 作用에 依하지 않으면 서로 作用할 수 없기 때문이다. [22] :199

合意에 對한 反對 [ 編輯 ]

에버하드(Eberhard)의 證明에도 不拘하고 一部 物理學者들은 이러한 實驗이 移轉 實驗과 一致하지만 如前히 實驗的 因果關係는 違反하는 方式으로 變更될 수 있을 것으로 推定하고 있다. [26] [27] [28]

기타 遲延 選擇 兩者 지우개 實驗 [ 編輯 ]

김윤호 等 遲延 選擇 兩者 지우개에 對하여 다양한 改善 또는 擴張 實驗이 遂行되거나 提案되었다. 여기서는 報告書 및 提案의 一部만 揭示한다:

스카첼리(Scarcelli) 等은 2007年, 2 光子 이미징 體系에 基盤한 遲延 選擇 兩者 지우개 實驗에 對해 보고 했다. 二重 슬릿을 通過한 光子를 感知 한 後, 멀리 얽힌 雙둥이를 測定하여 經路 情報를 지우거나 지우지 않도록 任意의 遲延 選擇을 했다. 그런 다음 光子의 粒子型 및 波動型 動作을 同時에 한 세트의 相互 探知機에 依해 各各 記錄했다. [29]

페루初(Peruzzo) 等은 2012年, 粒子 및 波動 擧動을 同時에 調査한 兩者 制御 빔 스플리터에 基盤한 兩者 遲延 選擇 實驗에 對해 報告했다. 光子 行動의 陽子的 特性은 觀察者의 遲延된 選擇을 代替하는 벨의 不等式 으로 試驗되었다. [30]

르差異(Rezai) 等은 2018年, 洪-오우-맨델 (Hong-Ou-Mandel) 干涉을 遲延 選擇 兩者 지우개와 結合했다. 두 個의 互換되지 않는 光子를 빔 스플리터에 賦課하여 干涉 패턴을 觀察할 수 없도록 하였다. 出力 포트가 統合 된 方式으로 모니터링되면 (卽, 모든 클릭을 計數하면), 干涉이 發生하지 않는다. 나오는 光子를 偏光 分析하여 右回轉 偏光 의 下位 集合을 選擇한 境遇에만 洪-오우-맨델 (Hong-Ou-Mandel) 딥 形態의 兩者 干涉이 發生한다. [31]

固體 電子式 마하 젠더 干涉期 (MZI, Mach-Zehnder interferometer)의 製作은 兩者 지우개 實驗의 電子 버전에서 이를 使用하는 提案으로 이어졌다. 이것은 探知機 役割乙하는 두 番째 電子式 MZI에 對한 쿨롱(Coulomb) 結合에 依해 達成된다. [32]

얽힌 中性 카온 雙도 調査되었는데 兩者 마킹 및 兩者 小車 技術을 使用한 調査에 적합한 것으로 밝혀졌다. [33]

修正된 슈테른-게를라흐 (Stern-Gerlach) 實驗 設定을 使用하는 兩者 지우개가 提案되었다. 이 提案에서는 同時 計數器가 必要하지 않으며 追加的인 슈테른-게를라흐 磁氣場을 適用하여 兩者 小車를 遂行한다. [34]

各州 [ 編輯 ]

  1. ↑ 가 나 Kim, Yoon-Ho; R. Yu; S. P. Kulik; Y. H. Shih; Marlan Scully (2000). “A Delayed "Choice" Quantum Eraser”. 《 Physical Review Letters 》 84 (1): 1?5. arXiv : quant-ph/9903047 . Bibcode : 2000PhRvL..84....1K . doi : 10.1103/PhysRevLett.84.1 . PMID   11015820 .  
  2. ↑ Ma, Xiao-Song; Kofler, Johannes; Qarry, Angie; Tetik, Nuray; Scheidl, Thomas; Ursin, Rupert; Ramelow, Sven; Herbst, Thomas; Ratschbacher, Lothar (2013). “Quantum erasure with causally disconnected choice” . 《Proceedings of the National Academy of Sciences》 110 (4): 1221?1226. arXiv : 1206.6578 . Bibcode : 2013PNAS..110.1221M . doi : 10.1073/pnas.1213201110 . PMC   3557028 . PMID   23288900 . Our results demonstrate that the viewpoint that the system photon behaves either definitely as a wave or definitely as a particle would require faster-than-light communication. Because this would be in strong tension with the special theory of relativity, we believe that such a viewpoint should be given up entirely.  
  3. ↑ Peruzzo, A.; Shadbolt, P.; Brunner, N.; Popescu, S.; O'Brien, J. L. (2012). “A Quantum Delayed-Choice Experiment”. 《Science》 338 (6107): 634?637. arXiv : 1205.4926v2 . Bibcode : 2012Sci...338..634P . doi : 10.1126/science.1226719 . PMID   23118183 .   This experiment uses Bell inequalities to replace the delayed choice devices, but it achieves the same experimental purpose in an elegant and convincing way.
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內容主 [ 編輯 ]

  1. ↑ Stanford Encyclopedia of Philosophy, "More recently, the Bell type experiments have been interpreted by some as if quantum events could be connected in such a way that the past light cone might be accessible under non-local interaction; not only in the sense of action at a distance but as backward causation. One of the most enticing experiments of this kind is the Delayed Choice Quantum Eraser designed by Yoon-Ho Kim et. al (2000). It is a rather complicated construction. It is set up to measure correlated pairs of photons, which are in an entangled state, so that one of the two photons is detected 8 nanoseconds before its partner. The results of the experiment are quite amazing. They seem to indicate that the behavior of the photons detected these 8 nanoseconds before their partners is determined by how the partners will be detected. Indeed it might be tempting to interpret these results as an example of the future causing the past. The result is, however, in accordance with the predictions of quantum mechanics." http://plato.stanford.edu/entries/causation-backwards/ .
  2. ↑ "... the future measurements do not in any way change the data you collected today. But the future measurements do influence the kinds of details you can invoke when you subsequently describe what happened today. Before you have the results of the idler photon measurements, you really can't say anything at all about the which-path history of any given signal photon. However, once you have the results, you conclude that signal photons whose idler partners were successfully used to ascertain which-path information can be described as having ... traveled either left or right. You also conclude that signal photons whose idler partners had their which-path information erased cannot be described as having ... definitely gone one way or the other (a conclusion you can convincingly confirm by using the newly acquired idler photon data to expose the previously hidden interference pattern among this latter class of signal photons). We thus see that the future helps shape the story you tell of the past." ? Brian Greene, The Fabric of the Cosmos , pp 198?199
  3. ↑ The Kim paper says: P. 1f: The experiment is designed in such a way that L0, the optical distance between atoms A, B and detector D 0 , is much shorter than Li, which is the optical distance between atoms A, B and detectors D 1 , D 2 , D 3 , and D 4 , respectively. So that D 0 will be triggered much earlier by photon 1. After the registration of photon 1, we look at these "delayed" detection events of D 1 , D 2 , D 3 , and D 4 which have constant time delays, i ? (Li ? L0)/c, relative to the triggering time of D 0 . P.2: In this experiment the optical delay (Li ? L0) is chosen to be ? 2.5m, where L0 is the optical distance between the output surface of BBO and detector D 0 , and Li is the optical distance between the output surface of the BBO and detectors D 1 , D 2 , D 3 , and D 4 , respectively. This means that any information one can learn from photon 2 must be at least 8ns later than what one has learned from the registration of photon 1. Compared to the 1ns response time of the detectors, 2.5m delay is good enough for a "delayed erasure". P. 3: The which-path or both-path information of a quantum can be erased or marked by its entangled twin even after the registration of the quantum. P. 2: After the registration of photon 1, we look at these "delayed" detection events of D 1 , D 2 , D 3 , and D 4 which have constant time delays, i ? (Li ? L0)/c, relative to the triggering time of D 0 . It is easy to see these "joint detection" events must have resulted from the same photon pair. (Emphasis added. This is the point at which what is going on at D 0 can be figured out.)

外部 링크 [ 編輯 ]

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