квантовое «измерение» в момент создания запутанной пары

[Salem]

В одном варианте эксперимента квантового ластика с отложенным выбором https://www.stonybrook.edu/laser/_amarc ... index.html возникает парадокс отложенного выбора. Детектирование позже прилетевшего фотона запутанной пары влияет на поведение второго, уже детектированного фотона.
Для сохранения причинности можно предположить, что квантовое «измерение» поляризаций в эксперименте с квантовым ластиком происходит в момент создания запутанной пары фотонов, а не позже, когда фотон проходит через поляризатор. Поэтому внесение поляризатора на пути “позднего” фотона спустя значительное время после вылета запутанной пары приведет к таким же результатам, как и отсутствие этого поляризатора вообще. Более подробно эта гипотеза и мысленный эксперимент для ее проверки описаны в статье, https://www.researchgate.net/publicatio ... yed_Choice
. Проводился ли такой эксперимент ?

[realeugene]

Salem в сообщении #1709431 писал(а):

Более подробно эта гипотеза и мысленный эксперимент для ее проверки описаны в статье, https://www.researchgate.net/publicatio ... yed_Choice

Это ваша собственная статья?

Salem в сообщении #1709431 писал(а):

Для сохранения причинности можно предположить, что квантовое «измерение» поляризаций в эксперименте с квантовым ластиком происходит в момент создания запутанной пары фотонов, а не позже, когда фотон проходит через поляризатор.

ЭПР не ровно про опровержение этой гипотезы?

[pppppppo_98]

Salem в сообщении #1709431 писал(а):

Детектирование позже прилетевшего фотона запутанной пары влияет на поведение второго, уже детектированного фотона.

нет

[Salem]

Статистика детектирования позже прилетевшего фотонов запутанной пары влияет на статистику поведения второго, уже детектированного фотона.

[Cos(x-pi/2)]

Пожалуй, тоже прокомментирую слова топикстартера (но неохотно; ведь запутанные состояния уже обсуждались на форуме много раз).

Salem в сообщении #1709596 писал(а):

Статистика детектирования позже прилетевшего фотонов запутанной пары влияет на статистику поведения второго, уже детектированного фотона.

Salem, эти слова не имеют чёткого смысла.

Да, к сожалению, в "научно-популярных" описаниях опытов с запутанными состояниями нередко упоминаются якобы "парадоксы" квантовой механики (КМ) и загадочное якобы "влияние" пространственно разнесённых измерений друг на друга. Но такое описание просто-напросто не адекватно квантовой механике; потому что в таких "научно-популярных" разговорах явно или неявно предлагается размышлять о квантовых частицах и их "состояниях" как об объектах классической физики, а не квантовой.

Во-первых, в КМ в описании состояния $|\psi\rangle$ частицы или системы частиц ключевую роль играет так называемый принцип суперпозиции. Этому принципу нет никакой наглядной аналогии в классической механике (аналогия ему есть только в абстрактной математике - в векторной алгебре), и он не выражается полноценно словами типа "статистика детектирований влияет на статистику поведения частицы".

Второе, что играет очень важную роль в обсуждаемом Вами опыте, - "счёт совпадений". Т.е. можно представить себе всё это дело вот как:

Допустим, много-много раз опыт повторили, и притом во всех его вариантах - как без фильтрующего поляризатора, так и с фильтром перед детектором в p-канале. И всё это повторили при разных расстояниях до детектора в р-канале. Результатом всех измерений является совокупность записей в журнале, лабораторный протокол измерений. В нём перечислено: в какие моменты времени и в каких точках $x$ экрана "щёлкал" т.е. срабатывал детектор частицы в s-канале, и в какие моменты времени щёлкал детектор в р-канале, и притом какой был или не был перед ним фильтр, и как далеко или близко детектор в р-канале находился.

Затем мы начинаем сортировать эти записи. Мы знаем, что источник испускал частицы по две штуки за один раз (одну в s-канал, другую в р-канал). И знаем, с какой задержкой во времени по отношению к детектору в s-канале может срабатывать детектор в р-канале, поскольку он находился на известном нам расстоянии от источника. Поэтому мы переписываем записи из журнала так, чтобы данные, относящиеся к частицам из одной и той же пары, оказались в одной и той же строчке.

Важно, что в том варианте опыта, где перед р-детектором был поляризатор, этот фильтр не пропускал в детектор частицы с ортогональной поляризацией. Т.е. детектор в р-канале реагировал не на каждую частицу. Поэтому данные о частице в s-канале, которые относятся к паре частиц с частицей, не обнаруженной детектором в р-канале, вычёркиваем вон. Вся такая сортировка записей на пары и есть "счёт совпадений".

Затем сортируем получившиея строчки в отдельные группы по признаку был ли (и если да, то какой) установлен поляризатор перед детектором в р-канале. Раздельно в каждой получившейся группе записей подсчитываем сколько раз детектор в s-канале сработал в точке экрана $x_1,$ сколько раз в точке $x_2,$ и так далее, - для всех положений детектора на экране. Тем самым по записям из одной группы получаем экспериментальную оценку "распределения вероятности" $P(x)$ обнаружения частицы в том или ином месте экрана в данном двухщелевом опыте. И аналогично подсчитываем $P(x)$ в каждой из остальных групп записей.

Конечно, на практике накопление записей и указанная их сортировка делается не вручную, а автоматически аппаратурой, прямо во время проведения опыта. Но нам для понимания результата важен сам принцип "счёта совпадений", - что и как сортируется. Поэтому не вредно предствить себе эту сортировку и наглядно: просто как группировку уже готовых записей по отдельным признакам из общего протокола измерений. При таком представлении очевидно, что никакого мистического влияния одной частицы на другую, как и непричинного воздействия более позднего срабатывания детектора на более ранние, - нет. Мы ведь сами группируем (сортируем) записи, и можем делать это разными способами. При одном способе группировки данные в записях окажутся скоррелированными, при других - ничего примечательного не выявится.

Конкретно: получается (в том опыте, о котором подробно написано в статье "Double-slit quantum eraser", S.P.Walborn et al, Phys. Rev. A 65, 033818 (2002)), что определённая указанным выше образом картина $P(x)$ имеет интерференционный вид в той группе данных, которые относятся к варианту опыта без преобразователей поляризации в щелях. С взаимно ортогональными преобразователями в щелях интерференционные черты исчезают. Если же перед детектором в p-канале поставлен должным образом повёрнутый поляризатор (фильтр), то $P(x)$ снова приобретает интерференционный вид. И всё это не зависит от разницы во времени прилёта частиц в детекторы.

КМ всё это предсказывает и объясняет, но не в терминах классической физики, а с помощью векторов состояния и принципа суперпозиции. Количественная информация обо всех распределениях вероятностей и корреляциях, которые только могут быть выявлены в самых разных постановках опытов с заданным запутанным состоянием, изначально содержится в векторе состояния системы (или, в более общем случае, в матрице плотности).

Salem в сообщении #1709431 писал(а):

Для сохранения причинности можно предположить, что квантовое «измерение» поляризаций в эксперименте с квантовым ластиком происходит в момент создания запутанной пары фотонов, а не позже, когда фотон проходит через поляризатор. Поэтому внесение поляризатора на пути “позднего” фотона спустя значительное время после вылета запутанной пары приведет к таким же результатам, как и отсутствие этого поляризатора вообще.

Нет. Если "поздний" фотон проходит через поляризатор (при этом не играет роли, когда внесён поляризатор, лишь бы он успевал фильтровать фотоны перед детектором в р-канале), то и результат будет как с поляризатором.

А с причинностью всё и так хорошо - ничего не надо предполагать сверх того, что уже есть в стандартном квантово-механическом описании этого опыта в терминах векторов состояния.

[OlegML]

Буду признателен если мне кто-нибудь разъяснит простой вопрос по цитируемой ТС статье "Double-slit quantum eraser", S.P.Walborn et al, Phys. Rev. A 65, 033818 (2002). В эксперименте исследуются одиночные фотоны. Как известно спин фотона равен плюс-минус единица, что соответствует правой-левой круговой поляризации. В статье же рассматривается пара с линейной поляризацией x и y. Я предполагал, что это просто условное обозначение, но авторы преобразуют линейную поляризацию в круговую. Как тогда понимать линейную поляризацию фотона?