El experimento de borrador cuántico de elección retardada de Kim et al. Es muy difícil de comprender. Hay varias razones para esto y el demonio está en los detalles.
Si envía fotones individuales a través de la doble rendija de Young, puede construir el patrón clásico de interferencia de doble rendija. Ese es un experimento que se ha hecho ahora muchas veces. Para demostrar esto en el laboratorio, debe usar fotones enredados. Esto se debe a que la detección de fotones individuales está plagada de fotones aleatorios y ruido electrónico. La forma de evitar esto es utilizar la detección anunciada. Si detecta uno de un par de fotones enredados, entonces sabrá que una detección en el otro sensor es el socio enredado con alta probabilidad. En esencia, permite obtener un gran factor de reducción de ruido, utilizando eventos de detección correlacionados. Esta es una de las razones por las que los pares de fotones enredados se usan tanto en experimentos de fotones individuales. Para recrear el experimento de doble rendija de Young, genera un par de fotones enredados y envía solo uno de los pares a través de la rendija y luego enfoca la salida en una cámara CCD ubicada en el plano de la imagen. El segundo fotón es detectado directamente por un único módulo contador de fotones y se utiliza para “bloquear” la ventana de detección de la cámara CCD. (Se utilizan cámaras CCD intensificadas con conteo de fotones individuales especiales)
Ahora, veamos el experimento de borrador cuántico de elección retardada de Kim et al.
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Borrador cuántico de elección retrasada – Wikipedia
A menudo se promociona como un ejemplo de dónde tomar una decisión retrasada puede cambiar el resultado de un experimento. Evoca cuestiones de interacciones con observadores conscientes, retrocausalidad, etc. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la suma de todos los detectores anunciadores, lo que equivale a eliminar cualquier información sobre el camino que tomó el fotón, ¡no recupera el resultado de interferencia de doble rendija de Young! De hecho, es exactamente lo contrario. Entonces, después de los hechos, no podemos convertir el experimento en un experimento tradicional de doble rendija de Young.
¡Eso es extraño!
Veamos más de cerca el experimento.
Se afirma que ciertas combinaciones de detectores anunciadores recuperan el patrón de interferencia. Sin embargo, ¡este no es el patrón de doble rendija de Young! El patrón de doble rendija de Young es fijo en el espacio y simétrico con un máximo central. Sin embargo, los dos patrones de interferencia recuperados del experimento están desfasados, tanto que cuando se suman, la interferencia se cancela.
Los otros dos patrones no muestran franjas de interferencia y la suma de los cuatro patrones tampoco muestra interferencia. Eso es realmente consistente con un conjunto de datos que en general no muestra interferencia.
El experimento parece poner las cosas al revés. El patrón general (obtenido cuando no hay qué información de ruta) debe ser el patrón de interferencia de doble rendija de Young tradicional.
Ahora es importante sumergirse en los detalles experimentales para ver qué está pasando.
Primero echemos un vistazo al cristal de conversión descendente colocado inmediatamente detrás de las rendijas. Dichos cristales tienen requisitos de adaptación de fase específicos. Sin embargo, la función de onda del fotón que sale de las rendijas dobles comprende una amplia gama de momentos. Solo se esperaría que algunos de esos momentos coincidieran de manera eficiente con el cristal. Este cristal actúa inmediatamente como un elemento de selección para qué datos de ruta. Espero que este sea el principal contribuyente a los datos.
Una segunda preocupación es el prisma utilizado para separar las dos vigas en el brazo que anuncia. Una vez más, esto está actuando como un elemento de ruta ya que excluye ciertos elementos de propagación responsables de la interferencia.
En general, parece haber dos elementos en el experimento que seleccionan pasivamente qué información de ruta, o simplemente excluyen parte de la función de onda cuántica. Además, la parte de la sección de anuncio que se supone que borra la información de la ruta son dos interferómetros que no son idénticos, pero que cambian de fase con precisión 180 grados.
Después de estas consideraciones, el resultado experimental no es tan sorprendente. La lente en el lado de la imagen significa que la información recopilada en el detector D0 se está correlacionando con la transformación de Fourier de la información detectada en los detectores anunciadores. Por lo tanto, los subconjuntos de datos representan componentes de Fourier del conjunto de datos completo.
Una vez que comprendemos que estamos viendo una descomposición de Fourier del conjunto de datos completo, el experimento pierde su mística.
El uso de la fotodetección correlacionada permite clasificar el conjunto de datos completo en diferentes componentes de Fourier después de los hechos. No hay nada demasiado sorprendente en eso.
En general, el experimento de Kim et al. no es un ejemplo sin lagunas del borrador cuántico de elección retardada de Wheeler porque no recupera el resultado de la doble rendija de Young en ausencia de una selección posterior.
Una implementación mucho mejor de la elección tardía de Wheeler se ve en el artículo de Scarcelli et al.
https://arxiv.org/pdf/quant-ph/0…
Allí envían un solo fotón a través de una rendija doble y detectan directamente la salida y utilizan una técnica llamada imagen fantasma del segundo fotón enredado para implementar la elección retrasada. En ese experimento, la interferencia de Young se recupera en ausencia de información sobre “qué ruta” y se pierde cuando se conoce la ruta. Este experimento también tiene sus sutilezas, pero en general es una implementación mucho más limpia del experimento de elección retrasada.
