Вариант квантового ластика с отложенным выбором

Позвольте мне сначала ответить на ваши вопросы, а затем предложить всесторонний обзор эксперимента выше.

Ответы на ваши вопросы

Есть принцип, который, могу вас уверить, верен: ни один из этих экспериментов и никакие другие эксперименты не могут передавать актуальную информацию быстрее скорости света (и уж точно не в обратном направлении во времени). «Быстрее света» и «назад во времени» действительно связаны; векторы, которые идут назад во времени, но сверхсветовые, эквивалентны через преобразования Лоренца векторам, которые «быстрее света», но направлены в будущее.

Так почему же технически ваша идея не может посылать сигналы быстрее скорости света? Есть два аспекта эксперимента, которыми вы, возможно, пренебрегаете: общий принцип и технический аспект, который на самом деле не является техническим аспектом, потому что он необходим для объяснения того, почему ваше сверхсветовое устройство не будет работать:

1. Если вы наблюдаете только то, что измерено в верхней части изображения, например фотопластинка D0, то все, что происходит в нижней части изображения, совершенно не имеет значения для измерений, выполненных в верхней части изображения. Таким образом, замените ли вы систему зеркал и детекторов другой фотопластинкой E0, это совершенно не имеет значения только для результатов D0.

2. Связанный с этим момент заключается в том, что интерференционная картина сигнальных фотонов, наблюдаемых в самом D0, отсутствует, если вы не используете какую-либо информацию об их партнерских холостых фотонах из нижней части изображения. Интерференционная картина возникает только для подмножеств фотонов, попадающих в D0, и вы можете «видеть» такие картины только апостериорно, как только вы получите информацию о том, что было обнаружено детекторами, такими как D1, D2.

Это, конечно, не тот случай, когда решения экспериментаторов в нижней части изображения изменяют шансы различных вещей, происходящих в верхней части эксперимента. Даже замена полуприбора на совершенно новый ничего не меняет. Это не означает, что нет корреляции (запутанности): корреляция есть, но корреляция не означает причинно-следственную связь.

Еще раз, критический момент, который вы, кажется, упускаете из виду, заключается в том, что даже с той самой картинкой, которую вы включили выше, интерференционная картина в D0 появляется только в том случае, если вы изолируете некоторые сигнальные фотоны, которые попали в D0, а именно те, чьи партнерские холостые фотоны были обнаружены в D1 . Если вы изолируете только сигнальные (верхние) фотоны, связанные с холостыми (нижними) фотонами, обнаруженными в D1, вы получите интерференционную картину. Если вы изолируете только сигнальные (верхние) фотоны в паре с холостыми (нижними) фотонами, обнаруженными в D2, вы тоже получите интерференционную картину (но другую: отрицательную). Объединение этих двух наборов нейтрализует интерференционную картину.

Сигнальные фотоны-партнеры холостых фотонов, обнаруженные в D3 или D4 (или в обоих, три возможности), вообще не создают никакой интерференционной картины.

Новый обзор эксперимента

Быстрый ответ выше предполагал некоторое знакомство с экспериментом. Здесь я описываю, что на самом деле делает приведенный выше эксперимент, почему он противоречит здравому смыслу и почему он полностью рационален и согласуется с такими принципами физики, как локальность и причинность.

Схема выглядит очень сложной, но это не так. Прошу немного терпения:

В левом верхнем углу есть лазер. Свет мгновенно попадает на двойную щель; две щели обозначены на картинке «a» (красный) и «b» (светло-синий). Эта часть эксперимента тривиальна. Все запутанное происходит после того, как свет проходит через двойную щель.

Фотон занимает щель «а» или щель «b» (или «обеих» в способе, который будет обсуждаться ниже). На картинке это означает, что фотон либо красный, либо голубой.

Вы видите, что красные или голубые фотоны тут же разбиваются на пары. Это достигается с помощью «кристалла бета-бората бария (BBO)», который выполняет «самопроизвольное параметрическое преобразование с понижением частоты». Если фотон проходит через кристалл BBO, он разделяется на два запутанных фотона с 50% энергии (частоты) каждого.

Таким образом, каждый фотон, прошедший через двойную щель — будь то красный («а»), светло-голубой («б») или неопределенный — разделяется на два «более светлых», взаимно запутанных фотона. Один из них идет в верхнюю часть картинки, другой — вниз. Фотон, поднимающийся вверх, называется «сигнальным фотоном», и он может рисовать интерференционную картину на фотопластинке «D0». Или не.

Фотон, который упал, называется «бездельником», потому что интересно заставить этот фотон подождать какое-то время; не забывайте, что бездельник запутан с сигнальным фотоном. Бездельником будут управлять другие компоненты устройства, которые могут либо сохранить, либо разрушить интерференционную картину, которую может рисовать сигнальный фотон.

Есть серо-зеленые зеркала, которые отражают только фотоны и ничего не меняют в информации, переносимой фотонами. Однако существуют также светло-зеленые светоделители («БС»), которые имеют 50%-ную вероятность передачи и 50%-ную вероятность отражения входящего фотона.

Геометрия, включая обычную геометрическую призму (неправильно обозначенную как "призма Глена-Томсона на картинке"; призма ГТ является частью ВВО) такова, что если фотон попадает в "BS_b", то он должен прибыть из красная щель «а», а когда он идет к «BS_a», он должен прибыть из светло-голубой щели «b». Не уверен, почему они пересекли условное обозначение «a» и «b» для светоделителей на картинке, но, возможно, метки «a» и «b» щелей уже стерты. ;-)

Половина холостых фотонов от «BS_a» и «BS_b» отправляются на детекторы «D3» и «D4» соответственно. Если вы обнаружите холостого хода в «D3» или «D4», это доказывает, что он должен был пройти через щель «b» или «a» соответственно. Поскольку сигнальный фотон запутан, а Природа никогда не забывает ни о каких корреляциях - одно из общих правил - отсюда следует, что верхний, "сигнальный фотон" тоже должен был пройти через "b" или "a".

Такие фотоны, путь которых известен, не могли вмешиваться. И действительно, обнаружено, что сигнальные фотоны, соответствующие бездельникам, наблюдаемым в «D3» или «D4», не вносят вклада в интерференционную картину. Если вы восстановите субкартину, созданную сигнальными фотонами, которые были связаны с бездельниками «D3» и «D4», вы вообще не увидите никакой интерференционной картины.

Однако половина фотонов, проходящих через «BS_a» или «BS_b», манипулируются таким образом, что информация «какая щель» никогда не будет обнаружена. Мы говорим, что эта «какая щель» информация «стирается», и эта часть гаджета является «квантовым ластиком».

Как это работает? Вы видите, что части фотонов, которые прошли через светоделители "BS_a" или "BS_b", но не закончились в "D3" или "D4", продолжаются через зеркала "M_a" или "M_b" к другому светоделителю " BS_c», где лучи от обоих зеркал «M_a» и «M_b» воссоединяются в один луч. Точнее, они воссоединяются в два луча, идущие к "D1" или "D2", но "D1" или "D2" никак не соотносятся с щелями "а", "б". Таким образом, информация о щели больше не запоминается положением фотона.

Светоделитель «BS_c» устроен таким образом, что он направляет единый луч либо на «D1», либо на «D2», независимо от того, исходит ли он от зеркала «M_a» или «M_b».

Поскольку информация о том, «какая щель» была стерта ластиком — воссоединением двух лучей — холостым фотонам, которые в конечном итоге оканчиваются на «D1» или «D2», позволили интерферировать. Поскольку они запутаны с некоторыми сигнальными фотонами в верхней части изображения, отсюда следует, что соответствующие сигнальные фотоны также могут интерферировать.

И действительно, если вы реконструируете положения сигнальных фотонов, чьи холостые партнеры были обнаружены в «D1» — что могло произойти намного позже — вы обнаружите, что положения этих сигнальных фотонов действительно рисовали четкую интерференционную картину. Кроме того, если вы восстановите положение сигнальных фотонов, холостые фотоны-партнеры которых были обнаружены в "D2", вы также обнаружите резкую интерференционную картину, но другую, чем для "D1".

Эти два паттерна на самом деле отрицают друг друга - минимумы для сигнальных фотонов, связанных с "D1", перекрываются с максимумами для сигнальных фотонов, связанных с "D2", и наоборот. Поэтому, если вы добавите все сигнальные фотоны, партнеры которых появились либо в «D1», либо в «D2», интерференционная картина исчезнет. Опять же, вспомните, что сигнальные фотоны, связанные с холостыми фотонами, обнаруженными в «D3» или «D4», также не вносят вклада в интерференционную картину. Так что, если вы просто обнаружите все сигнальные фотоны и не будете различать их, на экране не будет интерференционной картины.

Почему люди считают это нелогичным?

И почему они думают, что эксперимент обнаруживает ретропричинность (т.е. возможность влиять на прошлое Вселенной)?

Опять же, потому что эти люди нарушают одно из правил 1, 2, 3, 4 (см. приложение ниже) - или несколько из них. Чаще всего они думают, что мы «задним числом заставляем» сигнальные фотоны вносить вклад — или не вносить вклад — в ту или иную интерференционную картину, делая что-то с их партнерскими (и запутанными) холостыми фотонами.

Однако, как подчеркивает правило 2, не «мы» решаем судьбу холостых фотонов. Это генератор случайных чисел самой Природы. У нас нет полномочий влиять на это. Более того, манипуляции с бездельниками никак не влияют на предсказания для сигнальных фотонов, как я объясню ниже, где я подтверждаю правило 4.

Приведенное выше логическое рассуждение было необходимо, чтобы определить, какие сигнальные фотоны вносят вклад в одну из двух взаимно отрицаемых интерференционных картин (партнеры бездельников «D1» или «D2» соответственно), а какие сигнальные фотоны не вносят («D3» и «D4»). ") соблюдается законами квантовой механики, особенно из-за правила 3, согласно которому Природа никогда не забывает никаких корреляций. Их тоже не следует забывать.

Тем не менее, как ясно показывает правило 4, корреляция не подразумевает причинно-следственной связи. Таким образом, более поздние манипуляции с холостыми фотонами не «заставляли» сигнальные фотоны-партнеры вести себя тем или иным образом. На самом деле всегда разумнее представить себе, что причинная связь идет по другому пути. Но даже это не нужно.

Поскольку некоторые сигнальные фотоны заканчивались, например, в непосредственной близости от интерференционных минимумов одной из интерференционных картин, что дает нам максимальную уверенность в том, что эти фотоны не вносят вклада в интерференционные картины, из этого следовало, что их холостые партнеры не могли t были замечены в «D1» или «D2» соответственно (в зависимости от минимумов паттерна, о которых мы говорим), что подходит для холостых партнеров немешающих сигнальных фотонов или холостых партнеров сигнальных фотонов, которые имели максимум в точку.

О типичных отдельных фотонах нельзя однозначно сказать, что они являются «частью одной из интерференционных картин» или «не являются частью какой-либо интерференционной картины», пока не будут обнаружены их холостые близнецы. Как говорит вам правило 2, квантовые предсказания являются вероятностными, и если предсказанные вероятности не равны 0% или 100%, оба ответа — Да, Нет — могут быть верными.

Однако вероятности 0% или 100% — это именно то, что мы получаем, когда знаем, где были обнаружены холостые фотоны. Как только мы это узнаем, можно реконструировать, действительно ли соответствующие сигнальные фотоны вели себя как части одной из двух интерференционных картин или как части не мешающего скучного пятна.

Краткая хронологическая история фотонной пары

Давайте теперь посмотрим на фотон — который становится парой фотонов — в хронологическом порядке, чтобы увидеть, что никакая «ретропричинность» (модификация нашей собственной истории) или «быстрее, чем световые сигналы» никогда не появляются в таких экспериментах, если они интерпретируются должным образом, согласно к постулатам квантовой механики.

Фотон высокой энергии выходит из лазера и проходит через щель. Мы знаем, что должны ассоциировать его с волновой функцией, которая может интерферировать, если только мы не собираемся работать с фотоном таким образом, который разрушает интерференционную картину.

Фотон высокой энергии проходит через двойную щель и превращается в пару фотонов. Наиболее общая волновая функция высокоэнергетического фотона представляет собой сложную суперпозицию состояний «а» и «б».

Кристалл BBO преобразует состояние «а» в специфическое запутанное состояние двух низкоэнергетических фотонов (сигнального фотона и холостого хода) вблизи щели «а». Точно так же он преобразует "b" в специфическую запутанную пару низкоэнергетических фотонов (сигнальный фотон и холостой) вблизи щели "b". Один из двух фотонов в паре поляризован по оси x, а другой — по оси y, и для направления их в разные стороны используется призма Глена-Томсона (сигнал идет вверх, холостой ход — вниз). (На диаграмме и в Википедии термин «призма Глена-Томсона» ошибочно используется для обозначения другой призмы, которую мы сейчас обсудим.)

Линейность квантовой механики также говорит вам, в каком состоянии находятся два низкоэнергетических фотона (сигнальный фотон и холостой), которые вы получаете из общей линейной суперпозиции «а» и «б»: это линейная суперпозиция соответствующих двух- фотонные состояния с теми же комплексными коэффициентами.

Теперь мы знаем, что сигнальный фотон движется вверх, пытаясь создать что-то вроде интерференционной картины — или нет. Мы хотим измерить его точное положение на фотопластинке «D0». Этот сигнальный фотон запутывается с холостым светом, который спускается к призмам, светоделителям, зеркалам и бинарным детекторам.

Представьте, что сигнальный фотон достигает фотопластинки "D0" (хорошо) раньше, чем бездельник попадает на призму. Как сигнальный фотон решает, должен ли он помочь нарисовать интерференционную картину или нет? Пока неизвестно, будет ли измеряться информация о том, «какая щель» его партнера, не так ли? Ну вообще не важно. Всегда ясно, какое вероятностное распределение следует использовать для первой частицы. Каково правило?

Волновая функция определяется как функция всех измеряемых переменных (максимальный набор коммутирующих наблюдаемых) обоих фотонов. это

psi (свойства сигнального фотона, свойства холостого хода)

Для каждой комбинации свойств сигнального фотона - мы будем заботиться о его положении - и свойствах холостого хода - мы будем заботиться о кубитах, которые в конечном итоге определяют (вероятностно), какой детектор из "D1,D2,D3,D4" он может принять - там является комплексным числом.

Так какова же вероятность того, что сигнальный фотон будет обнаружен в определенном месте? Предположим, что все переменные дискретны. (Если они непрерывны, и местоположение сигнального фотона должно быть непрерывным, сумма должна быть заменена интегралом, а вероятности на самом деле являются плотностями вероятностей.)

Вероятность того, что сигнальный фотон выберет положение L, определяется выражением

Вероятность (положение сигнального фотона L) = Сумма по базисным векторам "i" гильбертова пространства холостого хода |$\psi$(сигнальный фотон в L, бездельник имеет свойство "i")|^2.

Эта формула не должна вас шокировать, если вы когда-либо вычисляли вероятность в квантовой механике. Вероятность микроисхода в квантовой механике определяется квадратом абсолютного значения амплитуды вероятности.

Но поскольку нас (и Природу) сейчас интересует только свойство сигнального фотона (Ей нужно срочно решить, где появится сигнальный фотон), мы должны просуммировать вероятности по всем независимым векторам гильбертова пространства всех других степеней. свободы - в данном случае все базисные векторы гильбертова пространства холостого фотона.

Теперь важно понять, что не имеет значения, какой (ортонормированный) базис гильбертова пространства холостого фотона мы выбираем. Вероятность нахождения L описанного выше сигнального фотона совершенно не зависит от выбора базиса гильбертова пространства холостого хода! Это простое следствие ортонормированности базиса бездельника.

Вероятность того, что положение сигнального фотона равно L, не зависит от степеней свободы какого-либо холостого фотона. Таким образом, приведенная выше формула подразумевает, что это своего рода «квадрат длины» вектора в гильбертовом пространстве бездельника — вектор, зависящий от L, и такой «квадрат длины» не зависит от выбора базиса.

Почему я это говорю? По простой причине. Джеймс Галлахер, который вместе с Мефисто спровоцировал меня написать этот текст за год до того, как он появился на Stack Exchange, опубликовал следующий комментарий год и 20 секунд назад:

[Я] с нетерпением жду этого [этой записи в блоге], но вы должны сказать, можно ли восстановить паттерн интерференции (посредством совпадения сигнала и холостого хода), даже если ластик будет удален до того, как его коснутся холостые фотоны. (Я согласен, что ортодоксальный QM предсказывает правильный результат, но я озадачен тем, почему вы думаете, что удаление ластика до того, как бездельники ударят его, неинтересно или загадочно для созерцания)

Он хотел, чтобы я сказал, «можно ли восстановить интерференционную картину, даже если удалить ластик до того, как на него попадут холостые фотоны».

Написанная выше формула "Вероятность (положение сигнального фотона L)" ясно и просто отвечает на все подобные вопросы. Ответ, конечно же, состоит в том, что рисунок, нарисованный набором всех сигнальных фотонов, совершенно не зависит от того, что мы будем делать позже с бездельниками.

Это простое следствие того факта, что волновая функция для обоих фотонов имеет некоторые значения до того, как мы что-либо делаем — или не делаем — с бездельниками. А вероятности для сигнального фотона совершенно не зависят от нашего выбора базиса бездельника из-за простого правила унитарности. И мы суммируем вероятность всех возможных исходов бездельника.

На практике — и в этом эксперименте — интерференционная картина никогда не возникает, если вы просто собираете все сигнальные фотоны, потому что они запутываются с холостыми фотонами, которые мы «отслеживаем», что разрушает интерференцию. Однако в более общих экспериментах можно было бы предсказать слабую интерференционную картину даже для всех фотонов.

Очевидно, что что бы мы ни делали с бездельниками (да и со всем «ластиком») абсолютно никак не влияет на картину, которую создают все сигнальные фотоны. Все сигнальные фотоны в целом будут создавать «разбавленную» интерференционную картину, которую можно интерпретировать как сопоставление интерференционной картины и картины отсутствия интерференции. В этом конкретном эксперименте интерференционная картина вообще не видна, если вы просто соберете все сигнальные фотоны.

В более общем плане относительное представление интерференционной картины по сравнению с неинтерференционной каплей в смеси определяется только свойствами эксперимента «до ластика» — например, только лазером, двойной щелью и BBO — и в конкретном примере обсуждалось выше, относительный вес интерференционной и неинтерференционной картин в смеси — в «разбавленной» интерференционной картине — составляет 50%:50%. Однако интерферирующие сигнальные фотоны «D1,D2» индуцируют противоположные интерференционные картины, которые компенсируются, если вы просто суммируете их, так что картина, нарисованная всеми сигнальными фотонами, вообще не показывает интерференции.

Очевидно, что без ластика — или без измерения им холостых (независимо от того, относятся ли они к типу «D1/D2» или «D3/D4»), мы не можем точно сказать, какие именно сигнальные фотоны вносили вклад в один из интерференционные картины. Мы можем только рассчитать вероятность для каждого сигнального фотона, что он был участником проекта интерференционной картины "D1" или "D2". Только для сигнальных фотонов, которые оказываются «точно» в интерференционных минимумах, мы можем быть уверены, что они не могли быть в паре с «D1»-бездельниками или что они не могли быть в паре с «D2»- бездельники, потому что интерференционная картина имеет исчезающую вероятность того, что они попадут в минимумы. Только когда вероятности равны 0% или 100%, мы можем быть уверены.

Джеймс и другие ясно верят, что в предсказаниях квантовой механики должна быть какая-то «обратная причинность», но ретропричинности абсолютно нет. Если вы решите проигнорировать любые мыслимые (будущие) измерения, выполненные с холостыми фотонами, и будете смотреть только на картину, созданную сигнальными фотонами, эта картина (или любые измерения сигнальных фотонов) будет полностью независимой от любых пыток, которые холостые фотоны могут подвергаться воздействию! В этом конкретном эксперименте на фотопластинке не останется следов интерференции.

Это очень важный момент, но он не относится и к данному эксперименту. Он мог уже появиться и в обычном эксперименте с ЭПР-запутанностью. Если вы измеряете только движущийся влево фотон, он будет левосторонним и правосторонним в 50%:50% случаев, а если вы измеряете его линейную поляризацию, он также будет 50%:50% x-поляризованным или y-поляризованные соответственно. Какую бы драматическую или сложную пытку другой парень ни решил применить к фотону, движущемуся вправо, это абсолютно не влияет на отдельно измеренные свойства фотона, движущегося влево. У «другого экспериментатора» нет инструментов, чтобы повлиять на то, что вы измеряете, даже статистически. Он просто коррелирует с вами, "первым экспериментатором", но его корреляция с вами не означает его контроля над вашей лабораторией.

Однако если вы измерите оба фотона, вы также обнаружите корреляции. В случае ЭПР корреляция, закодированная в двухфотонном состоянии, будет гарантировать, что два фотона имеют либо одинаковую круговую поляризацию, либо противоположные линейные поляризации - в случаях (в парах измерений), когда одинаковая "категория" поляризации измеряется обоими фотонами.

В сложном случае с ластиком все аналогично. Что произойдет в нашей хронологической истории волновой функции после того, как мы измерим местоположение сигнального фотона? Это просто, и вы наверняка уже знаете ответ.

Мы уже измерили положение сигнального фотона как «L». Как гласит правило 3, Природа никогда не забывает ни о каких корреляциях. Таким образом, все вероятности состояний, которые противоречат предположению о том, что сигнальный фотон приземлился в точке «L» — что на данный момент уже является историческим фактом — становятся неуместными. Если мы хотим предсказать судьбу холостого фотона, мы можем просто представить себе, что волновая функция «схлопнулась» до

$\psi$[ПОСЛЕ] (положение сигнального фотона K, базисный вектор холостого хода "h") =$\psi$[ДО] (местоположение сигнала L, вектор холостого хода "h")$\times \delta(K,L)$

Я просто умножил волновую функцию на дельту Кронекера, которая не обращается в нуль только для местоположений «K», которые согласуются — например, (в данном случае) равны — с измеренным положением «L». (Новую волновую функцию следует нормализовать так, чтобы ее норма снова равнялась 1, но я надеюсь, вы понимаете подобные тривиальные моменты.) Остальная часть волновой функции становится неактуальной для любых дальнейших предсказаний, потому что Природа не забывает ни о каких корреляциях, и мы уже знать местонахождение сигнального фотона.

Таким образом, после того как вы измерили местоположение сигнального фотона, вы получили простую волновую функцию, которая эффективно зависит только от степеней свободы «h» холостого фотона. Вся система снова сводится к квантовой механике одного фотона. Что бы вы ни делали с ластиками, вы просто выбираете основу гильбертова пространства праздного фотона. Квантовая механика одной частицы предсказывает вероятности различных результатов для холостого фотона самым простым способом, который мы знаем для квантовой механики одной частицы. Сигнальный фотон, который уже был полностью измерен, становится совершенно неважным для предсказаний судьбы холостого фотона.

Полезно оценить правило 4, которое означает, что редукция волновой функции не реальна. И совершенно неважно, когда и в каком порядке мы «редуцируем» волновую функцию. Измерения двух фотонов могут быть пространственно разделены, как в эксперименте ЭПР, но никакой реальный сигнал не должен распространяться между двумя фотонами, поэтому нет никакого нарушения относительности.

Есть одна дополнительная тонкость, которая заставляет людей ошибочно думать, что в эксперименте есть некоторая ретропричинность: измерения холостых фотонов дискретны (D1/D2/D3/D4), в то время как измерение сигнального фотона непрерывно (расположение на возможная интерференционная картина). Люди часто думают, что дискретные данные могут «вызывать» или «выбирать» непрерывные изображения и интерференционные картины, но не наоборот. Однако это неверное предположение: нет абсолютно ничего неправильного в том, чтобы «свернуть» волновую функцию сигнального фотона и определить вероятности дискретных результатов его бездействующего партнера из редуцированной волновой функции.

Квантовая механика просто предсказывает вероятность любой комбинации свойств двух (или более) фотонов (или любых других объектов), которые мы решили измерить. Психологическая проблема может заключаться в том, что некоторым людям сложнее «вообразить» вероятностное распределение для многих переменных, а не только для одной переменной, но если вам это не трудно, у вас не должно возникнуть проблем с квантовой механикой в ​​этих экспериментах.

В подобных экспериментальных установках абсолютно отсутствует ретропричинность или сверхсветимость воздействий. Квантовая механика делает предсказания, которые имеют полный смысл, которые являются полностью самосогласованными, причинно-следственными, локальными (в случае квантовой теории поля) и которые согласуются и всегда будут согласовываться с любым экспериментом с таким количеством щелей, призм, зеркал, светоделителей, фотопластинки, детекторы и счетчики сколько угодно.

Приложение: правила 1,2,3,4

Ключевые принципы квантовой механики

Люди совершают несколько основных ошибок, прежде чем неправильно определят, что в квантовой механике есть что-то парадоксальное. Большинство ошибок возникает из-за того, что люди не понимают некоторые (или все) из следующих четырех фундаментальных и универсальных положений квантовой механики:

1. Квантовая механика только предсказывает окончательные результаты экспериментов : невозможно сказать, какими были «реальные свойства системы» до измерения; и неудивительно, что все, что происходит перед измерением, может повлиять на его результат

2. Все предсказания квантовой механики для результатов измерений являются вероятностными, и мы не можем повлиять на генератор случайных чисел : не может быть никаких скрытых переменных, которые определяют точную судьбу отдельных частиц, даже в принципе, и всякий раз, когда некоторые явления случайны в квантовом смысле, данные действительно случайны и произведены Природой в данный момент; мы никогда не должны думать, что это «мы» приняли решение

3. Природа никогда не забывает ни о каких соотношениях: если уравнения квантовой механики предсказывают, что два объекта «A, B» или их свойства должны быть коррелированы, то есть вероятности комбинаций результатов «P (A1, B3)» не могут быть универсально записаны как «P (A1) P (В3)", то Природа никогда не забывает об этой корреляции, даже спустя долгое время (или в совсем другом месте); поэтому генератор случайных чисел Природы, который принимает решение об исходе измерения «В», использует условные вероятности, в которых все величины, которые уже были измерены, например, «А1», уже предполагаются; после того, как «A» оценивается как «A1», соответствующие вероятности для исходов в «B» являются условными вероятностями, предполагающими «A1»; это предписание можно представить как «коллапс волновой функции».

4. Корреляция не является причинно -следственной связью : тот факт, что два пространственно или временно разделенных измерения коррелируют, не означает, что одно из них физически повлияло на другое; вместо этого, во всех ЭПР-подобных экспериментах выше, корреляция между двумя измерениями появляется, потому что оба измерения имеют общее прошлое - или общую «причину», если хотите; этот комментарий является типичной и почти универсальной причиной, по которой никогда не происходит распространения сигналов «быстрее света» в любых подобных экспериментах, как ошибочно говорят многие люди.

Адаптированы из

http://motls.blogspot.com/2010/11/delayed-choice-quantum-eraser.html

Этот эксперимент уже не является парадоксальным, если предположить, что

• ничто не может стать определенным до момента необратимой декогеренции
• корреляции между сигналом и холостыми фотонами являются корреляциями, а не причинно-следственными связями.

Точка необратимой декогеренции для сигнального фотона наступает, когда он попадает в детектор. То же самое для холостого фотона. Тот факт, что холостые фотоны падают намного позже, не означает, что мы имеем дело с причинно-следственной связью, а не с корреляцией.

То, что при определенных обстоятельствах, которые не включают этот эксперимент, корреляции могут нарушать неравенства Белла, говорит нам только о том, что наш мир является квантовым, а не классическим. Это ничего не говорит нам о нелокальности.

Ретропричинное влияние на пространственное распределение сигнального фотона в точке D0 может присутствовать только в том случае, если разрешен постселектор, на каком детекторе окажется холостой фотон. Ретропричинность тесно связана с постселекцией. При поствыборе для извещателя D3/4 помех нет. Если D1, то интерференционная картина, а если D2, то обратная картина. По духу это очень похоже на эксперимент ABL с тремя ящиками. Только с помощью постселекции мы можем получить контринтуитивный результат, когда объект находится в ящике А все время, если мы открываем ящик А, и ящик Б, если мы открываем ящик Б, несмотря на факт отсутствия взаимодействия с ящиками, кроме как во время открытия одного из них и в окончательный постселекция. Без постселекции такие загадочные эффекты исчезают.

Эксперимент с квантовым ластиком с отложенным выбором включает в себя не что иное, как обычную запутанность между сигналом и холостым фотоном, ни один из которых не декогерирует, пока не попадет в один из детекторов. Если ретропричинность действительно существует, то это должна быть форма ретрокаузальности, применимая ко всем запутанностям в целом, а не конкретно к данной установке. Этот эксперимент не объясняет, что означает запутанность — как это возможно? --- но это также включает в себя не что иное, как запутанность.

В точке D0 есть PVM, связанные с положением сигнального фотона на детекторе. Случай холостого фотона более интересен. С ним связан четырехэлементный POVM. Если состояния щели холостого фотона представлены | красный > и | синий > соответственно детектор D3 связан с элементом 1/2 | синий >< синий | в то время как детектор D4 связан с 1/2 | красный > < красный |. Детектор D1 связан с 1/4 (| красный > + | синий >)(< красный | + < синий |), а D2 с 1/4 (| красный > - | синий >)(< красный | - < синий |). Запутанность между сигналом и холостым фотоном проявляется как корреляция между сигнальными PVM и холостыми POVM в соответствии с предсказаниями квантовой механики. Что хорошо в POVM, так это то, что их элементам не нужно коммутировать друг с другом.