Gecikmiş seçim kuantum silgisi deneyi

Vikipedi, özgür ansiklopedi

İlk olarak Yoon-Ho Kim, R. Yu, S.P. Kulik, Y. H. Shih ve Marlan O. Scully tarafından gerçekleştirilen ve 1998'in başlarında rapor edilen gecikmiş seçim kuantum silgisi deneyi John Archibald Wheeler'ın gecikmiş seçim deneyi'nde ele alınan kavramları içeren kuantum silgisi deneyinin ayrıntılandırılmış bir türüdür. Deney, kuantum mekaniğindeki iyi bilinen çift yarık deneyinin kendine özgü sonuçlarının yanı sıra kuantum dolanıklığının sonuçlarını araştırmak için tasarlandı.

Gecikmeli seçimli kuantum silgi deneyi bir paradoksu araştırıyor. Eğer bir foton kendisini dedektöre tek bir yoldan gelmiş gibi gösteriyorsa, o zaman "sağduyu" (Wheeler ve diğerleri buna karşı çıkıyor), onun çift yarık cihazına bir parçacık olarak girmiş olması gerektiğini söylüyor. Eğer bir foton birbirinden ayırt edilemeyen iki yoldan gelmiş gibi görünüyorsa, çift yarıklı cihaza dalga olarak girmiş olmalıdır. Buna göre, foton uçuşun ortasındayken deney aparatı değiştirilirse, fotonun dalga mı yoksa parçacık mı olacağına ilişkin önceki "bağlılığını" gözden geçirmesi gerekebilir. Wheeler, bu varsayımlar yıldızlararası boyutlardaki bir cihaza uygulandığında, Dünya'da bir fotonun nasıl gözlemleneceğine dair son dakikada verilecek bir kararın, milyonlarca, hatta milyarlarca yıl önce gerçekleşmiş bir durumu değiştirebileceğine dikkat çekti.

Gecikmeli seçim deneyleri, günümüzde yapılan ölçümlerin geçmişte meydana gelen olayları değiştirmesine izin veriyor gibi görünse de, bu sonuç, kuantum mekaniğine standart olmayan bir bakış açısının varsayılmasını gerektirir. Uçuş halindeki bir fotonun sözde "durumların süperpozisyonu" içinde olduğu şeklinde yorumlanırsa - yani, bir parçacık veya dalga olarak tezahür etme potansiyeline izin verilirse, ancak uçuş sırasında ikisi de değilse - o zaman nedensellik paradoksu yoktur. Bu süperpozisyon kavramı kuantum mekaniğinin standart yorumunu yansıtır.

Giriş[değiştir | kaynağı değiştir]

Temel çift yarık deneyinde, bir ışık demeti (genellikle bir lazerden gelen), iki paralel yarık ile delinmiş bir duvara dik olarak yönlendirilir. Çift yarıklı duvarın diğer tarafına bir algılama ekranı (beyaz kağıttan CCD'ye kadar herhangi bir şey) yerleştirilirse (her iki yarıktan gelen ışığın üst üste gelmesine yetecek kadar uzak), açık ve koyu saçaklardan oluşan, girişim deseni adı verilen bir desen gözlemlenecektir. Elektronlar gibi diğer atom ölçeğindeki varlıkların, çift yarığa doğru ateşlendiğinde aynı davranışı sergiledikleri bulunmuştur.[1] Kaynağın parlaklığı yeterince azaltıldığında girişim desenini oluşturan parçacıklar tek tek tespit edilebilir.[2] Girişim deseninin ortaya çıkması, yarıklardan geçen her parçacığın kendisi ile girişimde bulunduğunu ve dolayısıyla parçacıkların bir anlamda her iki yarıktan da aynı anda geçtiğini gösteriyor.[3]:110 Bu, ayrı nesnelere ilişkin günlük deneyimimizle çelişen bir fikirdir.

Kuantum mekaniği tarihinde hayati bir rol oynayan iyi bilinen bir düşünce deneyi (örneğin, Einstein'ın bu deneyin versiyonu hakkındaki tartışmaya bakın), parçacık detektörlerinin, fotonun hangi yarıktan geçeceğini gösterecek şekilde yarıklara yerleştirilmesi durumunda, girişim deseninin ortadan kaybolacağını gösterdi.[1] Bu hangi yön deneyi, fotonların parçacık ya da dalga olarak davranabileceği, ancak aynı anda hem parçacık hem de dalga olarak gözlemlenemeyeceği şeklindeki tamamlayıcılık ilkesini göstermektedir.[4][5][6]

Ancak bu deneyin teknik olarak uygulanabilir gerçekleştirilmesi 1970'lere kadar önerilmedi.[7]Şablon:Clarification needed

Hangi yol bilgisi ve girişim saçaklarının görünürlüğü dolayısıyla tamamlayıcı niceliklerdir; bu, bir fotonun yolu hakkındaki bilginin gözlemlenebileceği veya girişim saçaklarının gözlemlenebileceği ancak ikisinin aynı anda gözlemlenemeyeceği anlamına gelir. Çift yarık deneyinde geleneksel inanış, parçacıkların yolunu gözlemlemenin onlara kaçınılmaz olarak, Heisenberg belirsizlik ilkesi sonucunda girişim desenini yok edecek kadar etki ettiğine inanıyordu.

Ancak 1982'de Scully ve Drühl bu yorumun etrafında bir boşluk buldular.[8] Parçacıkları dağıtmadan hangi yol bilgisini elde etmek için bir "kuantum silgisi" önerdiler, ancak onlara kontrolsüz faz faktörleri eklediler (spontane parametrik aşağı dönüşüm veya SPDC ile). Her bir yarığa hangi fotonun girdiğini (böylece fotonlar etkilenmiş olur) "gözlemlemeye" çalışmak yerine, onları, en azından prensipte, fotonların yarıklardan geçtikten sonra ayırt edilmesine olanak sağlayacak bilgilerle "işaretlemeyi" önerdiler. Herhangi bir yanlış anlaşılma olmasın: girişim deseni ortadan kalkar çünkü fotonlar bu şekilde işaretlendiğinde faz ölçülemez. Bununla birlikte, hangi yol bilgisi, işaretli fotonlar çift yarıktan geçtikten sonra hangi yol işaretlerini gizlemek için daha fazla manipüle edilirse faz ölçülebilir. Faz değerlerine göre çıkarıldığında girişim deseni yeniden ortaya çıkar. 1982'den bu yana, çok sayıda deney kuantum "silgisinin" geçerliliğini kanıtladı.[9][10][11]

Basit bir kuantum silgisi deneyi[değiştir | kaynağı değiştir]

Kuantum silgisinin basit bir versiyonu şu şekilde tarif edilebilir: Bir fotonu veya onun olasılık dalgasını iki yarık arasında bölmek yerine, foton bir ışın ayırıcıya tabi tutulur. Böyle bir ışın bölücü tarafından etkileşimden uzak iki yola doğru rastgele yönlendirilen bir foton akışı açısından düşünürsek, hiçbir fotonun bir başkasına ya da kendisine müdahale edemeyeceği görülür.

Şekil 1. Foton yolunun gecikmeli olarak belirlenmesini gösteren deney

Şekil 1'deki iki diyagramda, sarı bir yıldızla simgelenen bir lazerden fotonlar birer birer yayılıyor. Fotonların 1/2'sini yansıtan veya ileten %50 ışın ayırıcıdan (yeşil blok) geçerler. Yansıyan veya iletilen fotonlar, kırmızı veya mavi çizgilerle gösterilen iki olası yol boyunca hareket eder.

Üstteki diyagramda sanki fotonların yörüngeleri biliniyor gibi görünüyor: Eğer bir foton aygıtın tepesinden çıkıyorsa, sanki mavi yoldan gelmiş gibi görünüyor; aparatın yan tarafından çıkıyorsa sanki kırmızı yoldan gelmiş gibi görünüyor. Ancak foton, tespit edilene kadar yolların süperpozisyonunda olduğunu akılda tutmak önemlidir. Yukarıdaki varsayım -her iki yoldan birinden "gelmiş olması gerektiği"- "ayrılma yanılgısının" bir biçimidir.

Alt diyagramda sağ üstte ikinci bir ışın ayırıcı eklenmiştir. İkinci ışın ayırıcının eklenmesiyle, genel düşünce şekli, yol bilgisinin "silinmiş olacağı" yönündedir. Ancak dikkatli olmalıyız çünkü fotonun 'gerçekten' şu ya da bu yoldan gittiği varsayılamaz. Işınların yeniden birleştirilmesi, her çıkış portunun hemen arkasına konumlandırılan algılama ekranlarında girişim deseni oluşmasına neden olur. Sağ tarafa doğru olanlar birleşimi, üst tarafa doğru olanlar ise iptali gösterir. Ancak gösterilen girişimölçer etkilerinin yalnızca saf durumdaki tek bir foton için geçerli olduğunu akılda tutmak önemlidir. Bir çift dolanık fotonla uğraşırken, interferometreyle karşılaşan foton karışık bir durumda olacak ve verilerin uygun alt kümelerini seçmek için tesadüf sayımı olmadan görünür bir girişim deseni olmayacaktır.[12]

Gecikmiş seçim[değiştir | kaynağı değiştir]

Yukarıda açıklanan "basit kuantum silgisi" gibi mevcut kuantum silgisi deneylerinin temel öncüleri, basit klasik dalga açıklamalarına sahiptir. Aslına bakılırsa bu deneyde, özel olarak kuantum olarak değerlendirilebilecek hiçbir şeyin olmadığı ileri sürülebilir.[13] Bununla birlikte Jordan, uyumluluk ilkesi temelinde, klasik açıklamaların varlığına rağmen, yukarıdaki gibi birinci dereceden girişim deneylerinin gerçek kuantum silgileri olarak yorumlanabileceğini savundu.[14]

Bu öncüler tek foton girişimini kullanır. Bununla birlikte, dolanık fotonları kullanan kuantum silginin versiyonları doğası gereği klasik değildir. Bu nedenle, kuantum yorumuna karşı klasik yoruma ilişkin olası herhangi bir belirsizliği önlemek için deneycilerin çoğu, klasik analoğu olmayan kuantum silgilerini göstermek için klasik olmayan dolanık foton ışık kaynaklarını kullanmayı tercih etti. Ayrıca, dolanık fotonların kullanımı, bu makalenin konusu da olan, gecikmiş seçim kuantum silgisi gibi, tek foton girişimiyle elde edilmesi imkansız olan kuantum silgi versiyonlarının tasarlanmasını ve uygulanmasını sağlar.

Kim ve diğerlerinin deneyi (1999)[değiştir | kaynağı değiştir]

Şekil 2. Kim ve arkadaşlarının gecikmiş seçim kuantum silgisi deneyinin kurulumu Dedektör D0 hareketlidir

Kim ve diğerlerinde ayrıntılı olarak açıklanan deney düzeneği Şekil 2'de gösterilmektedir. Bir argon lazeri, çift yarıklı bir aparattan (diyagramın sol üst köşesinde dikey siyah çizgi) geçen bireysel 351,1 nm fotonlar üretir. Tek bir foton iki yarıktan birinden (veya her ikisinden) geçer. Çizimde, foton yolları, fotonun hangi yarıktan geldiğini belirtmek için kırmızı veya açık mavi çizgilerle renk kodludur (kırmızı, yarık A'yı, açık mavi ise yarık B'yi belirtir).

Bu ana kadar deney geleneksel iki yarık deneyine benzer. Bununla birlikte, yarıklardan sonra, dolanık iki foton durumunu hazırlamak için spontane parametrik aşağı dönüşüm (SPDC) kullanılır. Bu, fotonu (her iki yarığın birinden) orijinal fotonun 1/2 frekansına sahip iki özdeş, dik polarize dolanık fotona dönüştürme işlemi, doğrusal olmayan bir optik kristal BBO (beta baryum borat) tarafından yapılır. Bu dik polarize fotonların izlediği yollar, Glan-Thompson prizması tarafından birbirinden ayrılır. Bu dik polarize fotonların izlediği yollar, Glan-Thompson prizması tarafından birbirinden ayrılır.

"Sinyal" fotonu olarak adlandırılan bu 702,2 nm'lik fotonlardan biri (Glan-Thompson prizmasından yukarı doğru çıkan kırmızı ve açık mavi çizgilere bakın) D0 adı verilen hedef dedektöre doğru devam eder. Bir deney sırasında, D0 dedektörü x ekseni boyunca taranır ve hareketleri bir adımlı motor tarafından kontrol edilir. D0'a karşı x tarafından tespit edilen "sinyal" foton sayımlarının grafiği, kümülatif sinyalin bir girişim modeli oluşturup oluşturmadığını keşfetmek için incelenebilir.

"Avare" foton olarak adlandırılan diğer dolanık foton (Glan-Thompson prizmasından aşağı doğru inen kırmızı ve açık mavi çizgilere bakın), A yarığından mı yoksa B yarığından mı geldiğine bağlı olarak onu farklı yollara gönderen PS prizması tarafından saptırılır.

Yol bölünmesinin biraz ötesinde, boşta kalan fotonlar, her birinin, boştaki fotonun geçmesine izin verme şansı %50 ve yansımasına neden olma şansı da %50 olan BSa, BSb ve BSc ışın ayırıcılarıyla karşılaşır. Ma ve Mb aynadır.

Şekil 3. x ekseni: D0'ın konumu. y ekseni: D0 ile D1, D2, D3, D4 (R01, R02, R03, R04) arasındaki ortak tespit oranları. R04, Kim makalesinde yer almamaktadır ve sözlü açıklamasına göre sağlanmaktadır.

Işın ayırıcılar ve aynalar, boştaki fotonları D1, D2, D3 ve D4 etiketli dedektörlere yönlendirir. Dikkat:

  • Eğer bir boş foton D3 detektöründe kaydedilmişse, yalnızca B yarığından gelmiş olabilir.
  • Eğer bir boş foton D4 detektöründe kaydedilmişse, yalnızca A yarığından gelmiş olabilir.
  • D1 veya D2 dedektöründe bir boşta foton tespit edilirse, bu foton A yarığından veya B yarığından gelmiş olabilir.
  • Yarıktan D1, D2, D3 ve D4'e kadar ölçülen optik yol uzunluğu, yarıktan D0'a kadar olan optik yol uzunluğundan 2,5 m daha uzundur. Bu, bir kişinin boştaki bir fotondan öğrenebileceği herhangi bir bilginin, onun dolaşık sinyal fotonundan öğrenebileceğinden yaklaşık 8 saniye sonra olması gerektiği anlamına gelir.

Boştaki fotonun D3 veya D4 tarafından tespiti, dolanık olduğu sinyal fotonunun A veya B yarığından geçip geçmediğini belirten gecikmiş "hangi yol bilgisini" sağlar. Öte yandan, boşta kalan fotonun D1 veya D2 tarafından saptanması, onun dolanık sinyal fotonu için bu tür bilgilerin mevcut olmadığına dair gecikmeli bir gösterge sağlar. Hangi yol bilgisinin daha önce potansiyel olarak boş fotondan elde edilebildiği kadarıyla, bilginin "gecikmeli bir silmeye" tabi tutulduğu kabul edilir.

Bir tesadüf sayacı kullanarak, deneyciler dolanık sinyali foto-gürültüden izole etmeyi başardılar ve yalnızca hem sinyalin hem de boşta kalan fotonların tespit edildiği olayları kaydettiler (8 ns gecikme telafi edildikten sonra). Şekil 3 ve 4'e bakın.

  • Deneyciler, dolanık boşta olanları D1 veya D2'de tespit edilen sinyal fotonlarına baktıklarında girişim desenlerini tespit ettiler.
  • Bununla birlikte, dolanık boşta olanları D3 veya D4'te tespit edilen sinyal fotonlarına baktıklarında, hiçbir girişim olmadan basit kırınım desenleri tespit ettiler.

Önem[değiştir | kaynağı değiştir]

Bu sonuç, faz değerine (R01 or R02 göre çıkarıldığında girişim gözlendiğinden çift yarık deneyine benzer. Fotonun yolu (geçtiği yarık) biliniyorsa fazın ölçülemeyeceğini unutmayın.

Şekil 5. D0'daki sinyal fotonlarının dağılımı, dijital reklam panosundaki ampullerin dağılımı ile karşılaştırılabilir. Tüm ampuller yandığında, reklam panosu herhangi bir görüntü deseni ortaya çıkarmaz ve bu yalnızca bazı ampullerin kapatılmasıyla "kurtarılabilir". Benzer şekilde, D0'daki sinyal fotonları arasındaki girişim deseni veya girişimsizlik modeli, yalnızca bazı sinyal fotonlarının "kapatılmasından" (veya göz ardı edilmesinden) sonra kurtarılabilir ve modeli kurtarmak için hangi sinyal fotonlarının göz ardı edilmesi gerektiği, yalnızca karşılık gelen, D1'den D4'e kadar olan dedektörlerde dolanık boşta fotonların verilerine bakılarak elde edilebilir.

Bununla birlikte, bu deneyi muhtemelen şaşırtıcı kılan şey, klasik çift yarık deneyinden farklı olarak, boşta olan dolanık fotonun hangi yol bilgisini koruma veya silme seçiminin, sinyal fotonunun konumunun zaten D0</sub tarafından ölçülmüş olduğu 8 ns sonraya kadar yapılmamış olmasıdır.

D0'daki sinyal fotonlarının tespiti doğrudan hangi yol bilgisi vermez. Hangi yol bilgisini sağlayan D3 veya D4'teki boş fotonların tespiti, D0'daki sinyal fotonlarının ortak olarak tespit edilen alt kümesinde hiçbir girişim modelinin gözlemlenemeyeceği anlamına gelir. Benzer şekilde, hangi yol bilgisini sağlamayan D1 or D2'deki boş fotonların tespiti, D0'daki sinyal fotonlarının ortak olarak tespit edilen alt kümesinde girişim desenlerinin gözlemlenebileceği anlamına gelir.

Başka bir deyişle, bir boşta foton, dolaşmış sinyal fotonunun D0'a optik yolunun daha kısa olması nedeniyle ulaşmasından çok sonrasına kadar gözlemlenmese de, D0'daki girişim, bir sinyal fotonuna ait, dolanık boşta olan fotonun hangi yol bilgisini koruyan bir detektörde (D3 or D4) veya hangi yol bilgisini silen bir detektörde (D1 or D2) tespit edilip edilmediğine göre belirlenir.

Bazıları bu sonucu, boştaki fotonun yolunu gözlemlemek veya gözlemlememek konusundaki gecikmeli seçimin geçmişteki bir olayın sonucunu değiştirdiği şeklinde yorumladı.[15]Şablon:Better source needed[16] Özellikle, bir girişim modelinin yalnızca boştaki fotonlar tespit edildikten "sonra" gözlemlenmek üzere alınabileceğini unutmayın.(yani D1 veya D2'de).

Dolanık boş eşleri, birden fazla farklı detektöre giden D0'daki tüm sinyal fotonlarının toplam modeli, boştaki eş fotonlara ne olursa olsun asla girişim göstermeyecektir.[17] R01, R02, R03 ve R04'ün grafiklerine bakarak ve R01'in tepe noktalarının R02'nin çukurlarıyla aynı hizada olduğunu gözlemleyerek bunun nasıl çalıştığına dair bir fikir edinilebilir (yani iki girişim saçağı arasında bir π faz kayması mevcuttur). R03 tek bir maksimumu gösterir ve deneysel olarak R03 ile aynı olan R04 eşdeğer sonuçları gösterecektir. Tesadüf sayacının yardımıyla filtrelenen dolanık fotonlar, deneyden elde edilen kanıtların görsel bir izlenimini vermek üzere Şekil 5'te simüle edilmiştir. D0'da, ilişkili tüm sayımların toplamı girişim göstermez. Eğer D0'a gelen tüm fotonlar tek bir grafik üzerinde işaretlenecek olsaydı, yalnızca parlak bir merkez bant görülecekti.

Sonuçlar[değiştir | kaynağı değiştir]

Geriye dönük nedensellik[değiştir | kaynağı değiştir]

Gecikmiş seçim deneyleri, zaman ve zaman dizileri hakkındaki soruları gündeme getirir ve böylece alışılagelmiş zaman ve nedensel dizi fikirlerini sorgular.[note 1] Eğer D1, D2, D3, D4'teki olaylar D0'daki sonuçları belirliyorsa, o zaman sonuç nedenden önce geliyor gibi görünüyor. Eğer boştaki foton ışık yolları, bir fotonun D1, D2, D3 veya D4'te ortaya çıkmasından önce bir yıl geçecek kadar büyük ölçüde uzatılırsa, daha sonra bu dedektörlerden birinde bir foton göründüğünde, bir yıl önce bir sinyal fotonunun belirmesine neden olacaktır. Alternatif olarak, boştaki fotonun gelecekteki kaderinin bilgisi, sinyal fotonunun kendi şimdiki zamanındaki aktivitesini belirleyecektir. Bu fikirlerin hiçbiri olağan insanoğlunun nedensellik beklentisine uymuyor. Ancak gizli değişken olan gelecek bilgisi deneylerle çürütüldü.[18]

Dolanıklığı içeren deneyler, bazı insanların nedensel dizi hakkındaki sıradan fikirlerinden şüphe etmesine neden olabilecek fenomenler sergiler. Gecikmiş seçim kuantum silgisinde, girişim desenini oluşturan fotonlara ilişkin hangi-yol verileri birincil detektöre çarpan sinyal fotonlarından daha sonra silinse bile D0 üzerinde bir girişim deseni oluşacaktır. Deneyin sadece bu özelliği kafa karıştırıcı değil; D0, prensip olarak, en azından evrenin bir tarafında olabilir ve diğer dört detektör birbirlerine göre "evrenin diğer tarafında" olabilir.[19]:197f

Fikir birliği: geriye dönük nedensellik yok[değiştir | kaynağı değiştir]

Bununla birlikte, girişim deseni ancak boştaki fotonlar tespit edildikten ve deneyi yapan kişi onlar hakkında bilgi sahibi olduktan sonra geriye dönük olarak görülebilir. Girişim deseni, deneyci belirli dedektörlere giden boştaki fotonlarla eşleşen sinyal fotonlarının belirli alt kümelerine baktığında görülür.[19]:197

Ayrıca, gözlemlerin dolanık sinyalin ve boşta kalan fotonların durumu üzerindeki etkilerinin tarihsel sırasına göre ele alınması durumunda, görünürdeki geriye dönük etkinin ortadan kalktığı gözlemlenmiştir. Spesifik olarak, hangi yön bilgisinin tespit edilmesi/silinmesinin D0'daki tespitten önce gerçekleştiği durumda, standart basit açıklama şu şekildedir: "Boştaki fotonun tespit edildiği dedektör Di, sinyal fotonunun D0'daki olasılık dağılımını belirler". Benzer şekilde, D0'ın boştaki fotonun tespitinden önce gelmesi durumunda, aşağıdaki açıklama da aynı derecede doğrudur: "Algılanan sinyal fotonunun D0'daki konumu, boştaki fotonun D1, D2, D3 veya D4'ten birine çarpma olasılığını belirler". Bunlar, dolanık fotonların gözlemlenebilirlerinin korelasyonlarını sezgisel nedensel bir şekilde formüle etmenin eşdeğer yollarıdır, dolayısıyla kişi bunlardan herhangi birini seçebilir (özellikle, nedenin sonuçtan önce geldiği ve açıklamada hiçbir geriye dönük eylemin görünmediği yol).

Birincil detektördeki sinyal fotonlarının toplam modeli hiçbir zaman girişim göstermez (bkz. Şekil 5), dolayısıyla yalnızca sinyal fotonlarını gözlemleyerek boşta kalan fotonlara ne olacağını anlamak mümkün değildir. Johannes Fankhauser'in bir makalesinde, gecikmiş seçim kuantum silgisi deneyinin, paradoksun çözümünün oldukça önemsiz olduğu ve dolayısıyla gerçekte hiçbir gizemin olmadığı Bell tipi bir senaryoya benzediği gösterilmiştir. Dahası, de Broglie-Bohm resmindeki deneyin ayrıntılı bir açıklamasını verir ve "zamanda geriye doğru bir etkinin" mevcut olmadığı sonucuna varan kesin yörüngeler sunar.[20] Gecikmiş seçim kuantum silgisi, bilgiyi geriye dönük nedensel bir şekilde iletmez çünkü, sinyal fotonlarındaki üst üste bindirilmiş verileri dört ayrı algılama ekranındaki boşta fotonların durumlarını yansıtan dört akışa ayırmak için, başka bir sinyal alır; bu sinyalin, ışık hızından daha hızlı gidemeyen bir süreçle gelmesi gerekir.[note 2][note 3]

Aslında Phillippe Eberhard tarafından kanıtlanan bir teorem, göreli kuantum alan teorisinin kabul edilen denklemleri doğruysa, kuantum etkilerini kullanarak nedenselliği deneysel olarak ihlal etmenin asla mümkün olmaması gerektiğini gösteriyor.[21] (Koşullu olasılıkların rolünü vurgulayan bir uygulama için referans[22] 'e bakın.)

Bu deney, neden-sonuç ilişkilerindeki zamansal sıralamaya ilişkin sağduyulu fikirlerimize meydan okumanın yanı sıra, yerellik hakkındaki fikirlerimize de güçlü bir şekilde saldıran deneyler arasında yer alıyor. Yerellik ilkesi "nesnelerin temas halinde olmadıkları sürece, doğrudan fiziksel temas halinde olmasalar bile en azından manyetik veya benzeri alan fenomenleri aracılığıyla etkileşime giremeyecekleri" fikrine atıfta bulunur.[19]:199

Fikir birliğine karşı[değiştir | kaynağı değiştir]

Eberhard'ın ispatına rağmen bazı fizikçiler bu deneylerin daha önceki deneylerle tutarlı olacak şekilde değiştirilebileceğini ve deneysel nedensellik ihlallerine izin verebileceğini öne sürdüler.[23][24][25]

Diğer gecikmiş seçim kuantum silgisi deneyleri[değiştir | kaynağı değiştir]

"Kim ve diğerleri. Gecikmeli seçimli kuantum silgisinin" birçok iyileştirmesi ve uzantısı gerçekleştirildi veya önerildi. Burada raporların ve tekliflerin yalnızca küçük bir örneği verilmektedir:

Scarcelli ve ark. (2007), iki fotonlu görüntüleme şemasına dayanan bir gecikmiş seçim kuantum silgisi deneyini bildirdi. Çift yarıktan geçen bir fotonun tespit edilmesinden sonra, uzak dolaşık ikizinin ölçümüne göre hangi yol bilgisini silmek veya silmemek için rastgele gecikmeli bir seçim yapıldı; fotonun parçacık benzeri ve dalga benzeri davranışı daha sonra eşzamanlı olarak ve sırasıyla yalnızca bir dizi eklem detektörü tarafından kaydedildi.[26]

Peruzzo ve diğerleri (2012), parçacık ve dalga davranışlarının aynı anda araştırıldığı, kuantum kontrollü bir ışın bölücüye dayanan bir gecikmiş seçim kuantum silgisi deneyini rapor etmiştir. Fotonun davranışının kuantum doğası, gözlemcinin gecikmeli seçiminin yerini alan Bell eşitsizliği ile test edildi.[27]

Rezai ve ark. (2018), Hong-Ou-Mandel girişimini gecikmiş seçim kuantum silgisiyle birleştirmiştir. İki uyumsuz fotonu bir ışın ayırıcıya empoze ederler, öyle ki hiçbir girişim deseni gözlemlenemez. Çıkış bağlantı noktaları entegre bir şekilde izlendiğinde (yani tüm tıklamalar sayıldığında), hiçbir müdahale meydana gelmez. Yalnızca ortaya çıkan fotonların polarizasyonu analiz edildiğinde ve doğru alt küme seçildiğinde, Hong-Ou-Mandel düşüşü biçiminde kuantum girişimi meydana gelir.[28]

Katı hal elektronik Mach-Zehnder interferometrelerinin (MZI) yapımı, bunların kuantum silgi deneylerinin elektronik versiyonlarında kullanılmasına yönelik önerilere yol açtı. Bu, dedektör görevi gören ikinci bir elektronik MZI'ye "Coulomb bağlantısı" ile gerçekleştirilebilir.[29]

Dolanık nötr kaon çiftleri de incelendi ve kuantum işaretleme ve kuantum silme teknikleri kullanılarak yapılan araştırmalara uygun bulundu.[30]

Değiştirilmiş bir Stern-Gerlach kurulumu kullanılarak bir kuantum silgisi önerildi. Bu öneride tesadüf saymaya gerek yoktur ve kuantum silme, ek bir Stern-Gerlach manyetik alanı uygulanarak gerçekleştirilir.[31]

Notlar[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ Stanford Encyclopedia of Philosophy, "Daha yakın zamanlarda, Bell tipi deneyler bazıları tarafından sanki kuantum olayları, geçmişteki ışık konisine yerel olmayan etkileşim altında erişilebilecek şekilde bağlanabilecekmiş gibi yorumlandı; yalnızca uzaktan eylem anlamında değil, aynı zamanda Bu türden en ilgi çekici deneylerden biri, Yoon-Ho Kim ve diğerleri (2000) tarafından tasarlanan Gecikmeli Seçim Kuantum Silgisidir. Oldukça karmaşık bir yapıdır. Korelasyonlu foton çiftlerini ölçmek için düzenlenmiştir. Dolanık durumda olan iki fotondan biri partnerinden 8 nanosaniye önce tespit ediliyor. Deneyin sonuçları oldukça şaşırtıcı.Eşlerinden bu 8 nanosaniye önce tespit edilen fotonların davranışının, eşlerin nasıl tespit edileceğine göre belirlendiğini belirtiyor gibi görünüyorlar. Aslında bu sonuçları geleceğin geçmişe neden olduğu bir örnek olarak yorumlamak cazip gelebilir. Ancak sonuç kuantum mekaniğinin öngörüleriyle uyumludur." http://plato.stanford.edu/entries/causation-backwards/ 11 Haziran 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..
  2. ^ "... Gelecekteki ölçümler, bugün topladığınız verileri hiçbir şekilde değiştirmez. Ancak gelecekteki ölçümler, bugün olanları daha sonra anlatırken başvurabileceğiniz ayrıntı türlerini "etkiler". Boştaki foton ölçümlerinin sonuçlarını almadan önce, herhangi bir sinyal fotonunun hangi yol geçmişi hakkında hiçbir şey söyleyemezsiniz. Ancak sonuçları elde ettiğinizde, hangi yol bilgisinin "sola veya sağa gittiğinin" tanımlanabileceğini tespit etmek için boş ortakları başarıyla kullanılan sinyal fotonlarının sonucuna varırsınız. Ayrıca, boşta kalan ortaklarının hangi yol bilgilerinin silindiği sinyal fotonlarının kesinlikle şu ya da bu yöne gitmiş olarak tanımlanamayacağı sonucuna varıyorsunuz. (Yeni elde edilen boştaki foton verilerini kullanarak, bu ikinci sınıf sinyal fotonları arasındaki önceden gizlenmiş girişim desenini açığa çıkararak ikna edici bir şekilde doğrulayabileceğiniz bir sonuç). Böylece geleceğin, geçmişe dair anlattığınız hikayeyi şekillendirmeye yardımcı olduğunu görüyoruz."— Brian Greene, The Fabric of the Cosmos, pp 198–199
  3. ^ Kim'in makalesinde şöyle deniyor: P. 1f: Deney, A, B atomları ve D0 detektörü arasındaki optik mesafe olan L0'ın Li'den çok daha kısa olacağı şekilde tasarlanmıştır, bu, A, B atomları ile sırasıyla D1, D2, D3 ve D4 detektörleri arasındaki optik mesafedir. Böylece D0, foton 1 tarafından çok daha erken tetiklenecektir.Foton 1'in kaydedilmesinden sonra, D0'ın tetiklenme zamanına göre i ≃ (Li − L0)/c sabit zaman gecikmelerine sahip olan D1, D2, D3 ve D4'ün bu "gecikmeli" tespit olaylarına bakıyoruz. P.2: Bu deneyde optik gecikme (Li − L0) ≃ 2,5m olacak şekilde seçilmiştir; burada L0, BBO'nun çıkış yüzeyi ile dedektör D0 arasındaki optik mesafedir, ve Li, BBO'nun çıkış yüzeyi ile sırasıyla D1, D2, D3 ve D4 dedektörleri arasındaki optik mesafedir. Bu, kişinin foton 2'den öğrenebileceği herhangi bir bilginin, foton 1'in kaydından öğrenilenden en az 8 ns sonra olması gerektiği anlamına gelir. Dedektörlerin 1 ns tepki süresiyle karşılaştırıldığında, 2,5 metrelik gecikme "gecikmeli silme" için yeterince iyidir ". P. 3: Bir kuantumun hangi yol veya her iki yol bilgisi, kuantumun kaydedilmesinden sonra bile dolanık ikizi tarafından silinebilir veya işaretlenebilir. P. 2: Foton 1'in kaydından sonra, D0'ın tetikleme zamanına göre sabit zaman gecikmelerine (i ≃ (Li − L0)/c) sahip olan, D1, D2, D3 ve D4'ün bu "gecikmiş" tespit olaylarına bakıyoruz. Bu "ortak tespit" olaylarının aynı foton çiftinden kaynaklanmış olması gerektiğini görmek kolaydır. (Vurgu eklenmiştir. Bu, D0'da neler olup bittiğinin anlaşılabileceği noktadır.)

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ a b Feynman, Richard P.; Robert B. Leighton; Matthew Sands (1965). The Feynman Lectures on Physics, Vol. 3. US: Addison-Wesley. ss. 1.1-1.8. ISBN 978-0-201-02118-9. 
  2. ^ Donati, O; Missiroli, G F; Pozzi, G (1973). "An Experiment on Electron Interference". American Journal of Physics. 41 (5). ss. 639-644. Bibcode:1973AmJPh..41..639D. doi:10.1119/1.1987321. 
  3. ^ Greene, Brian (2003). The Elegant Universe. Random House, Inc. ISBN 978-0-375-70811-4. 
  4. ^ Harrison, David (2002). "Complementarity and the Copenhagen Interpretation of Quantum Mechanics". UPSCALE. Dept. of Physics, U. of Toronto. 23 Mayıs 2000 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Haziran 2008. 
  5. ^ Cassidy, David (2008). "Quantum Mechanics 1925–1927: Triumph of the Copenhagen Interpretation". Werner Heisenberg. American Institute of Physics. 14 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Haziran 2008. 
  6. ^ Boscá Díaz-Pintado, María C. (29–31 Mart 2007). "Updating the wave-particle duality". 15th UK and European Meeting on the Foundations of Physics. Leeds, UK. 1 Temmuz 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Haziran 2008. 
  7. ^ Bartell, L. (1980). "Complementarity in the double-slit experiment: On simple realizable systems for observing intermediate particle-wave behavior". Physical Review D. 21 (6). ss. 1698-1699. Bibcode:1980PhRvD..21.1698B. doi:10.1103/PhysRevD.21.1698. 
  8. ^ Scully, Marlan O.; Kai Drühl (1982). "Quantum eraser: A proposed photon correlation experiment concerning observation and "delayed choice" in quantum mechanics". Physical Review A. 25 (4). ss. 2208-2213. Bibcode:1982PhRvA..25.2208S. doi:10.1103/PhysRevA.25.2208. 
  9. ^ Zajonc, A. G.; Wang, L. J.; Zou, X. Y.; Mandel, L. (1991). "Quantum eraser". Nature. 353 (6344). ss. 507-508. Bibcode:1991Natur.353..507Z. doi:10.1038/353507b0. 
  10. ^ Herzog, T. J.; Kwiat, P. G.; Weinfurter, H.; Zeilinger, A. (1995). "Complementarity and the quantum eraser" (PDF). Physical Review Letters. 75 (17). ss. 3034-3037. Bibcode:1995PhRvL..75.3034H. doi:10.1103/PhysRevLett.75.3034. PMID 10059478. 24 Aralık 2013 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Şubat 2014. 
  11. ^ Walborn, S. P.; ve diğerleri. (2002). "Double-Slit Quantum Eraser". Phys. Rev. A. 65 (3). s. 033818. arXiv:quant-ph/0106078 $2. Bibcode:2002PhRvA..65c3818W. doi:10.1103/PhysRevA.65.033818. 
  12. ^ Jacques, Vincent; Wu, E; Grosshans, Frédéric; Treussart, François; Grangier, Philippe; Aspect, Alain; Rochl, Jean-François (2007). "Experimental Realization of Wheeler's Delayed-Choice Gedanken Experiment". Science. 315 (5814). ss. 966-968. arXiv:quant-ph/0610241 $2. Bibcode:2007Sci...315..966J. doi:10.1126/science.1136303. PMID 17303748. 
  13. ^ Chiao, R. Y.; P. G. Kwiat; Steinberg, A. M. (1995). "Quantum non-locality in two-photon experiments at Berkeley". Quantum and Semiclassical Optics: Journal of the European Optical Society Part B. 7 (3). ss. 259-278. arXiv:quant-ph/9501016 $2. Bibcode:1995QuSOp...7..259C. doi:10.1088/1355-5111/7/3/006. 
  14. ^ Jordan, T. F. (1993). "Disappearance and reappearance of macroscopic quantum interference". Physical Review A. 48 (3). ss. 2449-2450. Bibcode:1993PhRvA..48.2449J. doi:10.1103/PhysRevA.48.2449. PMID 9909872. 
  15. ^ Ionicioiu, R.; Terno, D. R. (2011). "Proposal for a quantum delayed-choice experiment". Phys. Rev. Lett. 107 (23). s. 230406. arXiv:1103.0117 $2. Bibcode:2011PhRvL.107w0406I. doi:10.1103/physrevlett.107.230406. PMID 22182073. 
  16. ^ J.A. Wheeler, Quantum Theory and Measurement, Princeton University Press p. 192-213
  17. ^ Greene, Brian (2004). The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality. Alfred A. Knopf. s. 198. ISBN 978-0-375-41288-2. 
  18. ^ Peruzzo, Alberto; Shadbolt, Peter J.; Brunner, Nicolas; Popescu, Sandu; O'Brien, Jeremy L. (2012). "A quantum delayed choice experiment". Science. 338 (6107). ss. 634-637. arXiv:1205.4926 $2. Bibcode:2012Sci...338..634P. doi:10.1126/science.1226719. PMID 23118183. 
  19. ^ a b c Greene, Brian (2004). The Fabric of the Cosmos. Alfred A. Knopf. ISBN 978-0-375-41288-2. 
  20. ^ Fankhauser, Johannes (2019). "Taming the Delayed Choice Quantum Eraser". Quanta. Cilt 8. ss. 44-56. arXiv:1707.07884 $2. doi:10.12743/quanta.v8i1.88. 
  21. ^ Eberhard, Phillippe H.; Ronald R. Ross (1989). "Quantum field theory cannot provide faster-than-light communication". Foundations of Physics Letters. 2 (2). ss. 127-149. Bibcode:1989FoPhL...2..127E. doi:10.1007/BF00696109. 16 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Kasım 2023. 
  22. ^ Gaasbeek, Bram (2010). "Demystifying the Delayed Choice Experiments". arXiv:1007.3977 $2. 
  23. ^ John G. Cramer. NASA Goes FTL - Part 2: Cracks in Nature's FTL Armor 23 Ekim 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. "Alternate View" column, Analog Science Fiction and Fact, February 1995.
  24. ^ Werbos, Paul J.; Dolmatova, Ludmila (2000). "The Backwards-Time Interpretation of Quantum Mechanics - Revisited with Experiment". arXiv:quant-ph/0008036 $2. 
  25. ^ John Cramer, "An Experimental Test of Signaling using Quantum Nonlocality" has links to several reports from the University of Washington researchers in his group. See: http://faculty.washington.edu/jcramer/NLS/NL_signal.htm 3 Kasım 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..
  26. ^ Scarcelli, G.; Zhou, Y.; Shih, Y. (2007). "Random delayed-choice quantum eraser via two-photon imaging". The European Physical Journal D. 44 (1). ss. 167-173. arXiv:quant-ph/0512207 $2. Bibcode:2007EPJD...44..167S. doi:10.1140/epjd/e2007-00164-y. 
  27. ^ Peruzzo, A.; Shadbolt, P.; Brunner, N.; Popescu, S.; O'Brien, J. L. (2012). "A quantum delayed-choice experiment". Science. 338 (6107). ss. 634-637. arXiv:1205.4926 $2. Bibcode:2012Sci...338..634P. doi:10.1126/science.1226719. PMID 23118183. 
  28. ^ Rezai, M.; Wrachtrup, J.; Gerhardt, I. (2018). "Coherence Properties of Molecular Single Photons for Quantum Networks". Physical Review X. 8 (3). s. 031026. Bibcode:2018PhRvX...8c1026R. doi:10.1103/PhysRevX.8.031026. 
  29. ^ Dressel, J.; Choi, Y.; Jordan, A. N. (2012). "Measuring which-path information with coupled electronic Mach-Zehnder interferometers". Physical Review B. 85 (4). s. 045320. arXiv:1105.2587 $2. doi:10.1103/physrevb.85.045320. 
  30. ^ Bramon, A.; Garbarino, G.; Hiesmayr, B. C. (2004). "Quantum marking and quantum erasure for neutral kaons". Physical Review Letters. 92 (2). s. 020405. arXiv:quant-ph/0306114 $2. Bibcode:2004PhRvL..92b0405B. doi:10.1103/physrevlett.92.020405. PMID 14753924. 
  31. ^ Qureshi, T.; Rahman, Z. (2012). "Quantum eraser using a modified Stern-Gerlach setup". Progress of Theoretical Physics. 127 (1). ss. 71-78. arXiv:quant-ph/0501010 $2. Bibcode:2012PThPh.127...71Q. doi:10.1143/PTP.127.71. 

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]

"https://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=Gecikmiş_seçim_kuantum_silgisi_deneyi&oldid=32571277" sayfasından alınmıştır