Un divisor de haz (BS) no “hace que un fotón siga la ruta transmitida y la ruta reflejada al mismo tiempo”.
Cuando un solo fotón incide en una BS 50:50, existe la misma probabilidad de que se refleje y se transmita. Por lo tanto, cuando realice una medición n veces después de la BS, encontrará el fotón n / 2 veces en el brazo reflejado y descansará n / 2 veces en el brazo transmitido, siempre que n sea lo suficientemente grande. La función de onda total del fotón sería una superposición de las funciones de onda de encontrar el fotón en cada brazo, con igual amplitud.
Físicamente, un fotón no puede estar en los dos brazos simultáneamente, es la probabilidad de detectar el fotón, que está presente en ambos brazos simultáneamente.
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Luego, cuando dos fotones inciden en una BS desde sus dos puertos de entrada, existen cuatro posibilidades:
- Fotón 1 y 2, ambos se transmiten.
- El fotón 1 se refleja y el fotón 2 se transmite.
- El fotón 1 se transmite y el fotón 2 se refleja.
- Fotón 1 y 2, ambos se reflejan.
Fuente de la imagen: Figura 7. Las cuatro posibilidades de reflexión de dos fotones y …
Asumiendo que los dos fotones son indistinguibles, ya que tienen el mismo estado de polarización, energía, etc., uno no puede distinguir entre los caminos (a) y (d) .
La reflexión desde un medio de mayor índice de refracción induce un cambio de fase de Pi , por lo que los estados (c) y (d) estarán fuera de fase. Para obtener el estado del sistema después de la interferencia, superponemos las 4 posibilidades con sus amplitudes, y veremos que los estados (a) y (d) se cancelan entre sí. Por lo tanto, los fotones siempre saldrán juntos a través del mismo puerto de salida, ya sea 3 o 4 con la misma probabilidad.