Отсроченный выбор квантового ластика без ретропричинности?

Короткий ответ: вы правы. Эксперимент с отложенным выбором не требует махинаций с возвратом в прошлое, и все научно-популярные статьи, подразумевающие, что это так, по сути, мусор.

Например, вот пример схемы ластика с отложенным выбором из моего симулятора квантовых схем Quirk :

Зеленые прямоугольники — это дисплеи состояния, которые показывают вероятность каждого возможного результата измерения, опционально обусловленного возможными результатами измерения некоторых других кубитов.

Верхний провод — это кубит «выбор». Второй провод — это кубит, который разрезает. Остальные провода - это курег "куда он попал на экран". Первые две операции создают некоторую запутанность между кубитом what-slit и экранным qureg.

Четыре дисплея справа показывают, что если вы сгруппируете измерения экрана по кубиту выбора и кубиту какой щели, то в группах вы увидите интерференционную картину тогда и только тогда, когда кубит выбора включен.

Но корреляция работает в обе стороны. Вместо того чтобы думать о том, как кубит выбора и кубиты какой щели предсказывают размер экрана, мы можем подумать о том, как измерение экрана предсказывает состояние кубита какой щели.

Было бы утомительно настраивать$2^7$сфера Блоха, каждый из которых зависит от другого размера экрана. Вместо этого давайте использовать одно условие, но циклически переходить от смещения к измерению экрана. Эта схема очень ясно показывает, что позиция приземления на экране коррелирует с различными состояниями кубита с какой щелью:

Эта диаграмма также отвечает на ваш главный вопрос:

[учитывая положение приземления] сигнальный фотон с большей вероятностью будет обнаружен в D1 [чем в D2]?

Да. Значение, аналогичное вероятности D1-против-D2-данной позиции, показано в этом зеленом поле в правом верхнем углу диаграммы. Шанс меняется по мере того, как мы фокусируемся на разных позициях.

Обратите внимание, что кубит крутится как сумасшедший независимо от того, применяли ли мы$X^{1/2}$вращение, которое будет контролироваться кубитом выбора. Все$X^{1/2}$Вращение переключает ось, вокруг которой вращается кубит, когда я меняю положение измерения экрана, на котором фокусируется. Если нет$X^{1/2}$вращения, вращение идет вокруг оси измерения и поэтому не влияет на вероятность измерения ВКЛ-ВЫКЛ (т.е. мы выбрали довольно неудачную ось измерения). Но если$X^{1/2}$применяется, то вращение происходит вокруг оси Y, а не вокруг оси Z, что приводит к изменениям в вероятности измерения на основе вычислений.

Итак, вот интерпретация коллапса вперед во времени эксперимента с отложенным выбором:

1. Мы создаем ситуацию, когда кубит с какой щелью запутывается с позицией приземления на экране.
2. Измеряем положение экрана-приземления. Это коллапсирует систему в состояние, в котором кубит с какой щелью чист, но конкретное направление, которое он указывает, определяется измерением положения приземления.
3. Мы выбираем измерение вдоль оси, которая улавливает эти отклонения от измерения приземления, или измерение вдоль совершенно неинформативной оси.
4. Мы притворяемся удивленными тем, что наш выбор определил, видим ли мы корреляции между измерением кубита какой щели и измерениями положения приземления на экране.
5. Мы переключаемся на размышления о корреляциях в противоположном направлении и начинаем говорить о путешествиях во времени, потому что именно они приносят сладкий доход от кликбейтной рекламы.

Согласно вашему описанию, я согласен с вами в том, что предсказание, что холостой фотон, скорее всего, будет обнаружен в D1 или D2, основанное на знании того, где сигнальный фотон попал в D0, возможно.
В вашем упрощенном эксперименте остался светоделитель 50% (BSc). Я думаю, что причина, по которой началась дискуссия о ретрокаузальности, заключается в следующем:

• Разделитель луча на 50% — это устройство, которое отражает 50% фотонов, а остальные 50% могут пройти. Таким образом, в случае лазерного луча, состоящего из огромного количества фотонов, можно предсказать, что 50% фотонов будут отражены.
• НО невозможно для отдельного фотона предсказать, отразится он или нет. Это чистое объективное совпадение.

Теперь, согласно вашему описанию, можно сделать прогноз для одного фотона (холостой фотон), который достигает BSc (через несколько наносекунд после того, как запутанный сигнальный фотон достиг D0), будет ли он отражаться в разделителе или нет.
Это был бы поразительный результат, поскольку такое предсказание вообще невозможно.
Ретропричинность проявляется, если такое предсказание отдельного события неприемлемо и, следовательно, все еще считается невозможным. В таком случае холостой фотон неожиданно попадет в D1 или D2.
Как логическое следствие, результат в D0 должен быть изменен ретрокаузально, чтобы в конце появилась надлежащая интерференционная картина.

В этом ответе делается предположение (необоснованное с версии 5 вопроса), что вы используете обозначения из статьи Википедии по этой теме.

Учитывая, что в описанной вами ситуации ответ на ваш основной вопрос,

сигнальный фотон с большей вероятностью будет обнаружен на$D_1$?

это да . Если бы интерференция была идеальной (т. е. в бесшумном эксперименте), если бы вы обнаружили фотон в положении, где$D_0\wedge D_2$частота совпадений имеет узел, то можно быть абсолютно уверенным, что холостой ход будет наблюдаться на$D_1$и не$D_2$. Если эксперимент неидеален или обнаружение находится немного в стороне от одного из узлов, то вероятность обнаружения холостого хода на$D_2$но это все равно будет меньше, чем при$D_1$.

Теперь, как вы заметили, если$D_1/D_2$обнаружение находится в причинно-следственном будущем обнаружения в$D_0$, а в отсутствие возможности ввести определение направления, то с точки зрения причинно-следственной связи эксперимент менее сложен, и существуют разумные классические модели (специфические для этого эксперимента и не распространяемые на общую теорию), которые сделать хорошую работу по описанию динамики без какой-либо странной квантовой нечеткости.

Однако это только потому, что вы искусственно очистили эксперимент, удалив основную часть аргумента ─ выбор в квантовом ластике с отложенным выбором. Стандартный аргумент утверждает, что в данных, собранных в$D_0$уже существуют скрытые интерференционные картины, хотя фотоны были «помечены» информацией, которую можно использовать для определения информации о пути после того, как (потенциально) мешающий фотон уже обнаружен. Кажется, это беспокоит некоторых людей.

В частности, давайте возьмем ваш анализ и проверим его: предположим, что вы измерили фотон в одном из узлов$D_0\wedge D_2$интерференционная картина, и поэтому вы уверены, что если вы измеряете на$D_1/D_2$ни в какую сторону, тогда вы всегда будете видеть это на$D_1$. Тогда некоторые предприимчивые люди могли бы сказать: «Ага! Теперь, когда мы знаем, что это мешает, и как, давайте не будем делать$D_1/D_2$пара, давайте сделаем$D_3/D_4$какая пара вместо этого» ─ и, конечно же, они обнаруживают, что после постселекции на этом интерференционные картины исчезают.

Я согласен с вами в том, что квантовый ластик с отложенным выбором не особенно удивителен (или, по крайней мере, я не вижу, как он добавляет что-то существенное сверх стандартной конфигурации квантового ластика), но вы вырезаете ключевые фрагменты анализа. , и это редко предвещает что-то хорошее.

С оговоркой, что я не совсем понимаю воззрения, которые собираюсь описать, я попытаюсь объяснить, откуда берутся разговоры о ретрокаузальности.

Исторически существовало сильное сопротивление картине реальности, нарисованной квантовой механикой, и люди искали менее четко определенные, но более приемлемые способы объяснения экспериментального поведения. (конечно, с надеждой на то, что в конечном итоге будет открыта четко определенная теория)

Более известные эксперименты направлены на уничтожение этих различных альтернативных идей. Например, различные тесты Белла, убившие локальные теории скрытых переменных.

Я думаю, что основная идея здесь исходит из базового эксперимента с двумя щелями. Обычно вы видите интерференционную картину, но если вы добавите что-то к эксперименту, чтобы определить, в каком направлении идет информация, интерференционная картина исчезнет.

Потенциальная идея, которая возникла, заключается в том, что фотон обычно находится в каком-то состоянии «я буду вмешиваться», но наличие устройства выбора пути говорит фотону переключиться в состояние «я не буду вмешиваться».

Это может показаться странным, но помните, что это не «У меня есть конкретная идея, которая делает точные, проверяемые предсказания!» этап науки, он находится на ранних стадиях «Я пытаюсь найти способ разобраться в данных!» этап науки.

Эксперименты с квантовым ластиком были большим шагом к уничтожению этих идей; несмотря на ластик после этого, какое-либо устройство все еще там , чтобы испортить помехи. Но эти идеи все еще можно спасти разными способами; например, постулируя, что устройству выбора пути все еще требуется некоторое время, чтобы испортить интерференцию, или наличие ластика говорит фотону не переключаться в состояние «Я не буду вмешиваться».

Эти попытки спасения терпят смертельный удар в результате экспериментов с квантовым ластиком с отложенным выбором; фотон вынужден «выбирать» до того, как будет сделан выбор стирания, поэтому любые попытки придерживаться такого рода альтернативных объяснений вынуждены прибегать к ретропричинности.

Старый вопрос, и его физическая часть уже достаточно объяснена другими ответами. Я хотел бы ответить на ваш вопрос:

Если да, то почему вообще идет обсуждение обратной причинности?

Основная причина в том, что люди не понимают, что паттерн в D0 на самом деле не меняется. Люди, которые слышали об эксперименте, но на самом деле не видели его подробностей, думают, что детектор D1-D4, в который попадет фотон, определяет, где приземлится (приземлился) его близнец в D0. Фотоны D1/2 демонстрируют интерференционную картину в точке D0, в то время как фотоны D3/D4 демонстрируют выпуклую картину в точке D0, поэтому то, где приземляется фотон D1-D4, должно влиять на то, где приземляется его близнец в D0, верно? Я думаю, что это легко неправильно истолковать неспециалистом, и это случается даже с уважаемыми ведущими, такими как PBS Digital Studios: https://www.youtube.com/watch?v=8ORLN_KwAgs&t=157s .

Они не понимают, что все фотоны всегда интерферируют на D0, и в этом ничего не меняется в зависимости от того, что происходит на другой стороне. Просто если вы суммируете интерференционные картины фотонов, приземлившихся в точках D3 или D4, они складываются, образуя паттерн выпуклости.