휠러의 선택 지연 실험

에 관한 일련의 기사의 일부
양자역학
${\displaystyle i\hbar {\frac t} \psi (t) \rangle = {H} \psi (t) \rangle }$ 슈뢰딩거 방정식
서론 용어집 역사
배경 고전 역학 구 양자론 브라켓 표기법 해밀턴식 방해다
기초 상보성 데코히렌스 얽힘 에너지 레벨 측정. 비국소성 양자수 주 중첩 대칭 터널링 불확실성 파동 함수 접다
실험 벨 부등식 데이비슨-게르머 더블 슬릿 엘리추르-바이드만 프랑크-헤르츠 레깃-가르그 부등식 마흐-젠더 포퍼 양자 지우개 선택 지연 슈뢰딩거의 고양이 스턴-게라크 휠러의 지연 선택
제제 개요 하이젠베르크 상호 작용 매트릭스 위상 공간 슈뢰딩거 Sum-over-History(경로 적분)
방정식 디락 클라인-고든 파울리 리드버그 슈뢰딩거
해석 개요 베이지안 일관성 있는 이력 코펜하겐 브로이쾅 앙상블 숨김 변수 현지의 다세계 객관적 붕괴 양자 논리 관계형 트랜잭션
상세 토픽 상대론적 양자역학 양자장론 양자정보과학 양자 컴퓨팅 양자 카오스 밀도 매트릭스 산란 이론 양자통계역학 양자 기계 학습
과학자 아하로노프 벨 베테 블래킷 블로치 쾅 보어 태어난 보스 드 브로글리 콤프턴 디락 데이비슨 데비 에렌페스트 아인슈타인 에버렛 폭 페르미 파인만 글라우버 거츠빌러 하이젠베르크 힐베르트 조던 크래머스 파울리 새끼 양 란다우 라우에 모즐리 밀리칸 온네스 플랑크 라비 라만 리드버그 슈뢰딩거 시몬스 솜메르펠트 폰 노이만 와일 빈 위그너 지만 자이링거
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윌러의 지연 선택 실험은 사실 존 아치볼드 휠러가 제안한 양자 물리학의 몇 가지 사고 실험으로, 그 중 가장 두드러진 실험은 1978년과 ^[1]1984년에 나타났다.이 실험들은 빛이 이중 슬릿 실험에서 어떤 식으로든 실험 장치를 "시사"하고 그것에 대한 적절한 결정 상태를 가정함으로써 그것의 행동을 적합하도록 조절하는지 또는 빛이 파동 같은 그리고 입자 같은 행동을 보일 때까지의 두 가지 상태를 나타내며 무한한 상태로 유지되는지 결정하기 위한 시도입니다.측정했습니다.^[2]

이 실험에는 여러 유형의 일반적인 의도 노리면 일부hidden-variable models,[3]에 따라 각 광자기 전에 광자 시간은 탐지 장치에 연결했다. 그것은 파도가 작은 입자 또는 행동하다처럼 해동한 다음,, ma 것 그 체계에는 또 다른 변화를 이루는 것"결정"게 만들 무언가가 하는 것이다.ke광자가 반대되는 행동을 하는 것이 "불안한" 것으로 보입니다.이러한 실험의 일부 해석자들은 광자는 파동 또는 입자이며 동시에 둘 다일 수 없다고 주장한다.휠러의 의도는 광자가 존재하는 것으로 추정되는 상태들 사이에서 이러한 변화를 일으키는 시간 관련 조건들을 조사하는 것이었다.그의 연구는 많은 폭로 실험을 생산해 왔다.그는 다른 연구자들이 광자가 수명을 다할 때까지 그 "파동성"과 "입자성"을 모두 유지한다는 결론을 내릴 가능성을 예상하지 못했을지도 모른다. 예를 들어, 광자는 에너지를 획득하여 원자의 더 높은 에너지 궤도로 올라가는 전자에 의해 흡수된다.

이 일련의 실험은 처음 구상되었을 때 수행하기가 매우 어려운 것으로 판명되었다.그럼에도 불구하고, 연구자들이 "단일 퀀텀의 파동-입자 이중성을 더욱 정교하게 입증"^[4][5]할 수 있게 된 이후 수년간 매우 가치 있는 것으로 입증되었다.한 실험자가 설명하듯이, "파도와 입자의 거동은 ^[6]동시에 공존할 수 있다."

서론

"휠러의 지연 선택 실험"은 양자 물리학에서 1978년에 그가 처음으로 제안한 일련의 사고 실험을 말한다.1983년에 또 다른 중요한 버전이 제안되었다.이 모든 실험들은 양자물리학에서 같은 근본적인 이슈에 접근하려고 한다.그 중 많은 것들이 휠러의 1978년 기사 "과거"와 "지연된 선택" 이중 슬릿 실험"에서 논의되고 있는데, 이는 A. R. 말로우의 양자 이론의 수학적 기초, 페이지 9-48에서 재현되었다.

상호보완성 원리에 따르면 광자의 '입자상'(정확한 위치 유사) 또는 '파상'(주파수 또는 진폭 유사) 특성을 측정할 수 있지만 동시에 측정할 수는 없다.어떤 특성이 측정되는지는 실험자가 입자를 관측하기 위한 장치인지 파장을 ^[7]관측하기 위한 장치인지에 따라 달라집니다.이 문구를 매우 엄격하게 적용할 경우, 검출기 유형을 결정함으로써 광자가 입자 또는 파장으로만 나타나도록 강제할 수 있다고 주장할 수 있다.광자의 검출은 일반적으로 파괴적인 과정이다(비파괴 측정은 양자 비파괴 측정 참조).예를 들어 광자는 에너지를 받아들이는 광전자 증배관에서 전자에 흡수된 결과로 검출될 수 있으며, 광자는 해당 장치에서 "클릭"을 생성하는 일련의 이벤트를 트리거하는 데 사용된다.이중 슬릿 실험의 경우, 광자는 시공간에서 매우 국지적인 점으로 화면에 나타난다.화면상의 광자의 축적은 광자가 파동으로 틈을 통과해야 하는지 또는 입자로 이동해야 하는지에 대한 지표를 제공한다.광자는 축적이 파동의 전형적인 간섭 패턴을 초래하는 경우 파동으로 이동했다고 한다(이중 슬릿 실험 참조).애니메이션의 축적을 나타내는 개별 입자의 간섭).그러나 슬릿 중 하나가 닫혀 있거나 2개의 직교 편광자가 슬릿 앞에 배치되어 있는 경우(다른 슬릿을 통과하는 광자를 구별할 수 있게 함) 간섭 패턴이 나타나지 않으며 광자가 입자로 이동한 결과로 설명될 수 있습니다.

양자역학은 광자가 항상 파장으로 이동한다고 예측하지만, 이러한 예측은 광자를 입자로 감지해야만 볼 수 있다.따라서 다음과 같은 문제가 발생합니다.광자는 실험 설정에 따라 파동 또는 입자로 이동할 수 있습니까?만약 그렇다면 광자는 언제 파장으로 이동할지입자로 이동할지 결정할까요?전통적인 이중 슬릿 실험을 준비하여 슬릿 중 하나를 블럭화할 수 있다고 가정합니다.양쪽 슬릿이 열려 있고 레이저에 의해 일련의 광자가 방출되면 검출 화면에 간섭 패턴이 빠르게 나타납니다.간섭 패턴은 파동 현상의 결과로만 설명될 수 있으므로, 실험자들은 각 광자가 방출되는 즉시 파동으로 이동하도록 "결정"할 수 있다.하나의 슬릿만 사용 가능한 경우 간섭 패턴이 없으므로, 실험자는 파동이 단일 슬릿 실험에서 광자의 분포를 정확하게 예측하더라도 각 광자가 방출되는 즉시 입자로 이동하도록 "결정"할 수 있다.

단순 간섭계

광자가 언제 실험에서 파동 또는 입자로 작용할지 결정하는지에 대한 질문을 조사하는 한 가지 방법은 간섭계 방법을 사용하는 것입니다.다음으로 2가지 구성의 간섭계 간단한 도식도를 나타냅니다.

왼쪽 아래 구석에 있는 장치 입구 포트에 단일 광자가 방출되면 즉시 빔 스플리터와 마주친다.전송 또는 반사에 대한 동일한 확률로 인해 광자는 직진하여 우측 하단 모서리에 있는 거울에 의해 반사되고 기기 상단에 있는 검출기에 의해 검출되거나 빔 스플리터에 의해 반사되어 좌측 상단 모서리에 있는 거울에 부딪히고 검출기에 나타난다.t 기기의 오른쪽 가장자리.광자가 두 검출기에서 동일한 수로 나타나는 것을 관찰하면서, 실험자들은 일반적으로 각 광자가 방출 시점부터 검출 시점까지 입자처럼 행동했고, 어느 한 경로를 통해 이동했으며, 나아가 그 파동 성질이 나타나지 않았다고 단언한다.

두 번째 빔 스플리터가 오른쪽 상단에 배치되도록 장치를 변경하면 각 경로에서 빔의 일부가 오른쪽으로 이동하고 여기서 결합되어 검출 화면에 간섭이 나타납니다.실험자들은 이러한 현상을 빛의 파동 성질의 결과로 설명해야 한다.각 광자가 하나의 경로를 따라 입자처럼 이동한다면 실험 중에 보내진 많은 광자는 간섭 패턴을 생성하지 않을 것이기 때문에 각 광자는 파장으로서 두 경로를 통과해야 한다.

실험적인 구성에서 실험적인 구성으로 바뀐 것이 없기 때문에, 그리고 첫 번째 경우에는 광자가 입자로 이동하도록 "결정"되고 두 번째 경우에는 파동으로 이동하도록 "결정"되기 때문에, Wheeler는 실험적으로 광자가 "d"로 만들어진 시간을 결정할 수 있는지 알고 싶었다.ecision.두 번째 위치에 빔 스플리터가 없을 때 광자가 첫 번째 빔 스플리터 영역을 통과하도록 하여 "결정"한 후 두 번째 빔 스플리터가 빠르게 경로에 팝업되도록 할 수 있을까요?아마도 그 순간까지 입자처럼 이동했다면, 빔 스플리터는 마치 두 번째 빔 스플리터가 존재하지 않는 것처럼 통과시켜 자신을 드러낼까요?아니면 두 번째 빔 스플리터가 항상 있었던 것처럼 동작할까요?간섭 효과가 나타날까요?만약 그것이 명백한 간섭 효과를 보인다면, 그것은 시간을 거슬러 올라가 입자로서의 여행에 대한 "결심"을 파도로 이동시키는 것으로 바꾼 것이 틀림없습니다.Wheeler는 객관적인 데이터를 얻어 몇 가지 가설적인 진술을 조사하려고 했습니다.

알버트 아인슈타인은 양자역학의 ^[8]이러한 가능한 결과를 좋아하지 않았다.그러나, 이중 슬릿 버전과 간섭계 버전 둘 다 실험을 허용하는 실험이 마침내 고안되었을 때, 결정적으로 광자는 그것의 입자 본성을 증명하도록 요구하는 실험적인 구성에서 수명을 시작할 수 있고, 결국 그것을 호출할 실험적인 구성으로 끝날 수 있다는 것을 보여주었다.그것은 그것의 파동성을 증명하기 위해, 그리고 이러한 실험에서 그것은 항상 자신을 방해함으로써 그것의 파동 특성을 보여줄 것이다.또한, 두 번째 빔 스플리터를 제자리에 두고 실험을 시작했지만 광자가 비행하는 동안 제거된 경우, 광자는 불가피하게 검출기에 나타나 간섭 효과의 징후를 보이지 않을 것이다.따라서 두 번째 빔 스플리터의 유무에 따라 항상 "파형 또는 입자"의 징후가 결정됩니다.많은 실험자들은^[who?] 최종 조건의 변화가 광자가 첫 번째 빔 분할기에 들어갈 때 "결정"한 것을 소급하여 결정할 것이라는 실험 결과에 대한 해석에 도달했다.위에서 언급한 바와 같이 Wheeler는 이 해석을 거부했다.

우주 간섭계

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시도 원인과 결과의 정상적인 아이디어를 파괴하고 피하기 위해, 몇몇 theoreticians[누가?] 것이어서 그 실험 장치로 들어가는 것이 없거나가 아니었다. 두번째 beam-splitter 설치된 것에 대한 정보를 어떻게든 실험 장치의 끝에서 광자로 전달될 수 있고 그래서 이것은 허용하자고 제안했다.ma에그래서 윌러는 그의 실험의 우주 버전을 제안했다.그 사고 실험에서 그는 지구에서 수백만 광년 떨어진 퀘이사나 다른 은하가 중력렌즈 역할을 하는 은하나 은하단 주위를 빛을 통과하면 어떻게 되는지 묻는다.지구를 향해 정확히 향하는 광자는 그 사이에 있는 거대한 은하 근처에서 우주의 왜곡과 마주치게 될 것이다.그 시점에서 그것은 렌즈 은하를 한 방향으로 돌 것인지, 입자로 이동할 것인지, 아니면 파장으로서 두 방향으로 돌 것인지 결정해야 할 것이다.광자가 지구의 천문대에 도착했을 때, 무슨 일이 일어날까요?중력 렌즈 때문에, 관측소의 망원경은 같은 퀘이사의 두 이미지를 봅니다. 하나는 렌즈 은하 왼쪽에 있고 다른 하나는 오른쪽에 있습니다.만약 광자가 입자로 이동해서 왼쪽 퀘이사 상을 목표로 망원경의 몸통 안으로 들어온다면, 그것은 틀림없이 수백만 년 동안 입자로 이동하기로 결정했을 것이다, 혹은 일부 실험자들이 말한다.저 망원경은 다른 퀘이사 이미지에서 어떤 것이든 포착할 수 있는 잘못된 방향을 가리키고 있다.만약 광자가 입자로 이동하다가 반대 방향으로 갔다면, 그것은 오른쪽 "준거"를 가리키는 망원경에 의해서만 포착될 것이다.그래서 수백만 년 전에 광자는 입자로 위장하여 이동하기로 결심하고 무작위로 다른 경로를 선택했다.하지만 실험자들은 이제 다른 것을 시도하기로 결심한다.두 망원경의 출력을 그림과 같이 빔 스플리터로 유도하고, 한 출력은 매우 밝으며(양 간섭을 나타냄), 다른 출력은 기본적으로 0이므로 들어오는 파형 함수 쌍이 자동으로 취소되었음을 나타냅니다.

그리고 나서 Wheeler는 악마의 옹호자 역할을 하며 아마도 그러한 실험 결과를 얻기 위해 천문학자들은 그들의 빔 스플리터를 순간적으로 삽입하고, 몇 백만 년 전에 퀘이사를 떠났던 광자는 소급해서 파도로 이동하기로 결정했고, 천문학자들이 그들의 빔 스플리트를 당기기로 결정했을 때 그것을 의미할 것이라고 제안합니다.그 결정은 시간을 거쳐 광자에 전보되었고, 광자는 소급해서 입자로 이동하기로 결정했습니다.

Wheeler의 기본 아이디어를 구현하는 몇 가지 방법이 실제 실험으로 만들어졌으며, Wheeler가 예상한 결론 - 광자가 검출되기 전에 실험 장치의 출구 포트에서 수행되는 것이 간섭 현상을 나타내는지 여부를 결정할 것이라는 결론을 뒷받침합니다.역행은 ^{[citation needed]}신기루다.

더블 슬릿 버전

두 번째 종류의 실험은 일반적인 이중 슬릿 실험과 유사합니다.이 실험의 도식도는 이중 슬릿의 반대편에 있는 렌즈가 렌즈에 상당히 가까이에서 서로 교차한 후 각 슬릿의 경로를 서로 약간 갈라지게 한다는 것을 보여준다.그 결과 각 광자에 대한 두 개의 파동 함수가 이중 슬릿에서 상당히 짧은 거리 내에 중첩되며, 파동 함수가 중첩된 영역 내에 검출 화면이 제공되면 간섭 패턴이 나타난다.주어진 광자가 이중 슬릿 중 하나 또는 다른 하나에서 도달한 것으로 결정될 수 있는 방법은 없다.그러나 검출 화면이 제거되면 각 경로의 파형 함수는 진폭이 낮은 영역과 낮은 영역에 중첩되며 결합된 확률 값은 각 경로의 중심에 있는 강제되지 않은 확률 값보다 훨씬 작습니다.망원경이 두 경로의 중심을 가로채는 것을 목표로 할 때, 광자가 둘 중 하나에 나타날 확률은 거의 50%가 될 것이다.망원경 1에 의해 광자가 검출되면, 연구자들은 그 광자를 하부 슬릿에서 나타난 파동 기능과 연관시킬 수 있다.망원경 2에서 하나가 검출되면, 연구자들은 그 광자를 위쪽 슬릿에서 나온 파동 기능과 연관시킬 수 있다.실험 결과의 이러한 해석을 뒷받침하는 설명은 광자가 슬릿 중 하나에서 나타났고, 그것이 문제의 끝이라는 것이다.광자는 레이저에서 시작하여 슬릿 중 하나를 통과하여 해당 망원경의 단일 직선 경로를 통해 도달해야 합니다.

Wheeler가 받아들이지 않는 소급 설명에 따르면 탐지 화면이 설치된 상태에서 간섭이 나타나야 합니다.간섭이 나타나려면 두 개의 슬릿 각각에서 광파가 발생해야 합니다.따라서 이중 슬릿 다이어프램에 들어오는 단일 광자는 검출 화면에서 자신을 간섭할 수 있도록 양쪽 슬릿을 통과해야 한다고 "결정"해야 합니다(검출 화면이 이중 슬릿 앞에 배치되어야 하는 것 아닌가요?).간섭이 나타나지 않으려면 이중 슬릿 다이어프램에 들어오는 단일 광자는 적절한 단일 망원경의 카메라에 나타나기 때문에 하나의 슬릿만 통과하도록 "결정"되어야 한다.

이 사고 실험에서 망원경은 항상 존재하지만, 실험은 검출 화면이 있는 상태에서 시작할 수 있지만, 광자가 이중 슬릿 다이어프램을 떠난 직후에 제거될 수도 있고, 또는 검출 화면이 없는 상태에서 광자가 다이어프램을 떠난 직후에 삽입될 수도 있다.일부 이론가들은 실험 중에 스크린을 삽입하거나 제거하면 광자가 이전에 파동으로 전이시켰을 때 입자로써 이중 슬릿을 통과하도록 소급해서 결정하도록 강요할 수 있다고 주장한다.Wheeler는 이 해석을 받아들이지 않습니다.

이중 슬릿 실험은 다른 6가지 이상적인 실험(현미경, 분할 빔, 틸트 치아, 방사선 패턴, 일광자 편광, 쌍광자 편광)과 마찬가지로 상호 보완적인 관찰 모드 사이에서 선택을 강요한다.각각의 실험에서 우리는 현상의 발생의 가장 마지막 단계까지 찾는 현상의 선택을 지연시키는 방법을 찾아냈다. 그리고 그것은 우리가 어떤 종류의 검출 장치를 고정시키느냐에 달려있다.그 지연은 실험 예측에 아무런 차이가 없다.이 점에서 우리가 발견한 모든 것은 Bohr의 고독하고 임신한 문장에 암시되어 있었다, "...그것은..." 확실한 실험 준비에 의해 얻을 수 있는 관찰 가능한 효과에 관해, 우리의 악기 제작 또는 취급 계획이 사전에 정해져 있는지, 또는 우리가 당신의 완성을 연기하는 것을 선호하는지 여부에 대해, 차이를 만들 수 없다.r 입자가 이미 한 기구에서 다른 ^[11]기구로 전달될 때까지 계획을 세웁니다."

보미안 해석

지연된 선택 역설의 "이해하는" 가장 쉬운 방법 중 하나는 보미안 역학을 사용하여 그것을 검토하는 것입니다.최초의 지연 선택 실험의 놀라운 함축적 의미는 휠러가 "관찰된 현상이 될 때까지는 어떤 현상도 현상이 아니다"라는 결론을 내리게 했고, 이것은 매우 급진적인 위치이다.휠러는 "과거에는 현재에 기록된 것 외에는 존재하지 않는다"며 "우주는 모든 관찰 행위로부터 독립되어 저 밖에 존재하지 않는다"고 유명한 말이다.

그러나 Bohm et al.(1985, Nature vol. 315, pp294–97)는 Bohmian 해석이 그러한 급진적인 설명에 의존하지 않고 설정된 지연 선택 하에서 입자의 거동을 직접적으로 설명한다는 것을 보여주었다.Basil Hiley와 Callaghan의 ^[12]오픈 소스 기사에서 상세한 논의를 할 수 있으며, 지연된 선택을 포함한 많은 양자 역설은 Bohmian과 표준 해석을 모두 사용하여 Book A Physical's View of Matter and Mind (PVMM)의 7장에 요약되어 있다.

Bohm의 양자역학에서, 입자는 그것의 움직임이 양자 전위의 추가적인 영향 아래에서 일어난다는 것을 제외하고 고전 역학에 복종한다.광자 또는 전자는 일정한 궤적을 가지며 고전 입자의 경우와 마찬가지로 두 개의 슬릿 중 하나가 아닌 다른 하나를 통과한다.과거가 판정되어 이를 파형으로 검출하기 위한 실험 구성이 도달시 T에서₂ 입자를 검출하기 위한 실험 구성으로 변경된 시점₁ T까지의 상태를 유지한다.T에서는₁ 실험 설정을 변경하면 필요에 따라 Bohm의 양자 전위가 변화하고 입자가 입자로 검출될 때까지₂ 새로운 양자 전위 아래에서 고전적으로 이동한다.따라서 보미안 역학은 세계와 그 과거에 대한 전통적인 관점을 복원한다.휠러의 급진적 견해와는 달리, 과거는 지연된 선택에 의해 소급하여 변경할 수 없는 객관적인 역사로서 밖에 있다.

"양자 잠재력" Q(r,T)는 종종 즉시 작용합니다.그러나 실제로 T에 설정된₁ 실험 설정의 변경에는 한정된 시간 dT가 소요됩니다.초기 잠재력.Q(r,T <T₁)는 시간 간격 dT에 따라 서서히 변화하여 새로운 양자 전위 Q(r,T>T₁)가 됩니다.위에서 언급한 책 PVMM은 양자 전위가 시스템을 정의하는 경계 조건에 대한 정보를 포함하고, 따라서 실험 설정의 모든 변화는 양자 전위에 의해 즉시 인식되고 보미안 입자의 역학을 결정한다는 중요한 관찰을 한다.

실험 상세

지연된 선택 양자의 가능성에 대한 존 휠러의 원래 논의는 양자 이론과 측정이라는 책에서 그와 Wojciech Hubert Zurek가 편집한 "법 없는 법칙"이라는 제목의 에세이에 나타났다.그는 이해할 수 있는 현실을 원했던 알버트 아인슈타인과 아인슈타인의 현실 개념이 너무 제한적이라고 생각한 닐스 보어의 주장을 되풀이하며 자신의 발언을 소개했다.Wheeler는 아인슈타인과 보어가 아래에서 논의될 실험의 결과를 탐구했다는 것을 나타낸다. 즉, 빛이 반은폐와 완전은폐 거울의 직사각형 배열의 한쪽 구석에서 다른 쪽 구석으로 갈 수 있고, 그리고 나서 체육관 반 바퀴를 돌았을 뿐만 아니라 자신을 드러낼 수 있는 것이다.단일 경로로 리미터를 이동한 후 종료합니다.또한 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 둘레 중 하나를 "선택"했습니다.이 결과는 광선뿐만 아니라 단일 광자에 대해서도 유효합니다.Wheeler는 다음과 같이 말했다.

아인슈타인과 보어가 논의한 간섭계 형태의 실험은 이론적으로 광자가 때때로 하나의 경로를 따라 출발하는지, 항상 두 개의 경로를 따르는지, 때로는 한 개의 경로만 사용하는지를 조사하는데 사용될 수 있다.하지만, "실험의 무작위 실행 동안, 우리는 광자가 그곳에 도달하기 바로 전에 두 번째 반은폐 거울을 삽입할 것이다"라고 말하는 것이 그렇게 빠른 대체 방법을 찾는 것보다 쉬웠다.빛의 속도는 기계 장치가 적어도 실험실 범위 내에서 이 작업을 수행할 수 있도록 하기에는 너무 빠릅니다.이 문제를 피하기 위해서는 많은 독창성이 필요했다.

몇 가지 보조 실험이 발표된 후, 자크 외 연구진은 그들의 실험이 휠러가 ^[14][15]제안한 원래의 체계를 완전히 따른다고 주장했다.이들의 복잡한 실험은 마하-젠더 간섭계를 기반으로 하며, 트리거 다이아몬드 N–V 색 중심 광자 발생기, 편광 및 전환 가능한 빔 스플리터 역할을 하는 전기 광학 변조기를 포함한다.폐쇄형 구성에서의 측정에서는 간섭이 나타났고, 개방형 구성에서의 측정에서는 입자의 경로를 결정할 수 있어 간섭이 불가능했다.

아인슈타인은 원래 그러한 실험에서, 하나의 광자가 두 경로를 동시에 이동하는 것은 불합리하다고 주장했다.[오른쪽 위]에 있는 반실버 미러를 제거하면 한쪽 카운터가 꺼지거나 다른 한쪽 카운터가 꺼집니다.따라서 광자는 단 하나의 경로만 이동했다.1개의 루트만 이동합니다.단, 두 루트를 모두 통과합니다.두 루트는 모두 통과하지만 1개의 루트만 통과합니다.말도 안돼요!양자 이론이 일관성이 없다는 것은 얼마나 분명한가!

실험실의 간섭계

첫 번째 빔 스플리터에 들어가는 광자와 두 번째 빔 스플리터에 제공된 위치에 도착하는 광자 사이의 짧은 시간 간격 동안 두 번째 빔 스플리터를 삽입하거나 제거하는 것이 현실적으로 어렵기 때문에 최근까지 실험실에서 간섭계 실험을 수행할 수 없었다.이 실험의 실현은 긴 길이의 광케이블을 삽입함으로써 양쪽 패스의 길이를 연장함으로써 이루어집니다.이렇게 하면 장치를 통과하는 전송과 관련된 시간 간격이 훨씬 길어집니다.1개의 패스상에서 고속 스위칭 가능한 디바이스로 고전압 스위치, Pockels 셀 및 Glan으로 구성됩니다.톰슨 프리즘은 그 경로를 일반 목적지에서 벗어나게 하여 효과적으로 막다른 골목에 다다르게 합니다.우회로가 작동 중인 상태에서는 그 경로를 통해 어떤 것도 어느 검출기에 도달할 수 없으므로 간섭이 있을 수 없습니다.경로를 끄면 일반 동작 모드가 재개되고 두 번째 빔 스플리터를 통과하여 간섭이 다시 나타납니다.이 배열은 실제로 두 번째 빔 스플리터를 삽입 및 제거하지는 않지만 간섭이 나타나는 상태에서 간섭을 표시할 수 없는 상태로 전환할 수 있으며 첫 번째 빔 스플리터에 들어오는 빛과 두 번째 빔 스플리터에 나가는 빛 사이의 간격에서 그렇게 할 수 있습니다.만약 광자가 첫 번째 빔 스플리터에 파동 또는 입자로 들어가기로 "결정"했다면, 그들은 그 결정을 취소하고 다른 모습으로 시스템을 통과하도록 지시되었을 것입니다. 그리고 그들은 입력 광자나 첫 번째 빔 스플리터에 어떠한 물리적 과정도 전달되지 않고 그렇게 했을 것입니다. 왜냐하면 그러한 종류의 전송 wo빛의 속도에서도 너무 느리다.물리적 결과에 대한 휠러의 해석은 두 실험의 한 구성에서 진입 광자의 파동 기능의 단일 복사본이 50% 확률로 한쪽 또는 다른 검출기에서 수신되고, 다른 구성에서 다른 경로를 통해 이동하는 파동 기능의 두 복사본이 양쪽 d에 도달한다는 것이다.서로 위상이 맞지 않기 때문에 간섭을 일으킵니다.하나의 검출기에서 파동 함수는 서로 위상이 일치하며, 그 결과 광자가 검출기에 나타날 확률이 100%가 된다.다른 검출기에서는 파동 함수가 180°의 위상을 벗어나 서로를 정확히 상쇄하며 관련 광자가 ^[16]검출기에 나타날 확률은 0%이다.

우주의 간섭계

휠러가 구상한 우주 실험은 간섭계 실험과 유사하거나 이중 슬릿 실험과 유사하다고 할 수 있다.중요한 것은 중력렌즈 역할을 하는 거대 항성물체인 제3의 장치에 의해 광자가 두 가지 경로를 통해 도달할 수 있다는 것입니다.파동함수쌍간의 위상차가 어떻게 배치되는가에 따라 대응하는 다른 종류의 간섭현상을 관찰할 수 있다.들어오는 파형 함수를 병합할지 여부와 들어오는 파형 함수를 병합하는 방법은 실험자가 제어할 수 있습니다.실험실 간섭계 실험에서와 같이 실험 장치에 의해 파동 기능에 도입된 위상 차이는 없기 때문에 광원 근처에 이중 슬릿 장치가 없음에도 불구하고 우주 실험은 이중 슬릿 실험에 더 가깝다.그러나 Wheeler는 빔 ^[17]스플리터를 사용하여 들어오는 파동 함수를 병합하는 실험을 계획했습니다.

이 실험을 수행하는데 있어서 가장 어려운 점은 실험자가 각 광자가 언제 지구를 향해 여행을 시작했는지에 대한 통제력이나 지식이 없다는 것이고, 실험자는 멀리 있는 퀘이사 사이의 두 경로 각각의 길이를 모른다는 것이다.따라서 하나의 웨이브 함수의 두 복사본이 서로 다른 시간에 도착할 수 있습니다.서로 대화할 수 있도록 시간을 맞추려면 먼저 도착하기 전에 일종의 지연 장치를 사용해야 합니다.이 작업을 수행하기 전에 시간 지연을 계산하는 방법을 찾아야 합니다.

이 우주 실험 장치의 양 끝에서 입력을 동기화하기 위한 한 가지 제안은 퀘이사의 특성과 일부 신호 특성의 동일한 이벤트를 식별할 수 있는 가능성입니다.휠러가 추측의 근거로 사용한 쌍둥이 퀘이사의 정보는 약 14개월 ^[18]간격으로 지구에 도달한다.1년 이상 일정한 양의 빛을 순환시키는 방법을 찾는 것은 쉽지 않을 것이다.

랩과 코스모스의 더블슬릿

그래서 두 슬릿으로 인해 발생한 같은 광자 두가지 방법으로 탐지할 수 있는double-slit 실험의 휠러의 버전 편곡되어 있다.첫번째 방법은 두 갈래 길 함께 오게 되면 wavefunction가 겹치는 부분의 2부 복사할 겁니다. 그럼 간섭을 보여 줄 수 있습니다.두번째 방법 움직임은 광자원부터 wavefunction의 2부 사이의 거리가 너무 간섭 효과를 보여 드릴 좋은 멋진 위치로 지역 멀리까지 일.실험실에서 그 기술적 문제는 어떻게 싶은 부분이 있거나 그 화면의 공간이 좁고 기다란 발견된 좁은 지역에서 광자를 받게 되기를 제한될 수 있는 광자 검출기를 밝히기를 제거하도록 간섭 효과를 관찰하기 위해 적절한에서 검출기 화면 삽입하는 것이다.한가지 방법 그 과업을 완수하다는 틈새에서 확인하거나 위에 거울과 바꿔치기 하는 그 두 오솔길의 방향을 바꾸는 것이, 최근에 개발되며 전기 스위치를 돌릴 수 있는 거울을 사용하는 것이다.이른 2014년이 없어 실험 발표되었다.

이 우주 실험 휠러에 의해 하지만 기간 후에 광자 관련된 한 곳에 담거나 wavefunction부 정리를 하고 아마"로 결정했다"이 다른 문제가 있는지 여부는 파도도 미립자 위대한 속도 전혀 필요로 한다.하나에 대해 10억년이 그 일을 마칠 수 있다.

도해에 표시한 간섭계 실험의 우주 버전 쉽게 기능이 우주double-slit 장치로 맞춰질 수도 있습니다.휠러 이 가능성은 고려되지 않은 것으로 보인다.그러나, 다른 작가들에서 논의되어 왔다.[19]

현재 관심 있는 실험

The first real experiment to follow Wheeler's intention for a double-slit apparatus to be subjected to end-game determination of detection method is the one by Walborn et al.[20]

전파 망원경은 원래 SETI연구를 위해 설계된 접근과 연구원들은 성간 휠러 실험을 하고의 실용적인 어려움에 대해 설명했다.[21]

Manning 등의 최근 실험은 ^[22]헬륨 원자를 이용한 표준 양자 역학의 표준 예측을 확인했습니다.

결론들

Ma, Zeilinger et al.는 Wheeler의 제안에서 발생한 실험의 결과로 무엇을 알 수 있는지를 요약했다.다음과 같이 말합니다.

한 광자의 특정 개별 관측에서 일어나는 일에 대한 설명은 양쪽 광자로 구성된 완전한 양자 상태의 전체 실험 장치를 고려해야 하며, 보완 변수에 관한 모든 정보가 기록된 후에만 의미가 있을 수 있다.우리의 결과는 시스템 광자가 확실히 파동 또는 입자로 동작한다는 관점이 빛보다 빠른 통신을 필요로 한다는 것을 보여준다.이는 특수상대성이론과 강한 긴장관계에 있기 때문에 우리는 그러한 관점을 완전히 ^[23]포기해야 한다고 생각한다.

「 」를 참조해 주세요.

• 선택 지연 양자 지우개
• 휠러-파인만 시간대칭 이론

참고 문헌

• Jacques, Vincent; Wu, E; Grosshans, Frédéric; Treussart, François; Grangier, Philippe; Aspect, Alain; Roch, Jean-François (2007). "Experimental Realization of Wheeler's Delayed-Choice Gedanken Experiment". Science. 315 (5814): 966–8. arXiv:quant-ph/0610241. Bibcode:2007Sci...315..966J. doi:10.1126/science.1136303. PMID 17303748. S2CID 6086068.
• Wheeler의 모든 작품을 나열하는 온라인 서지 목록
• John Archibald Wheeler, "과거와 지연된 선택 이중 슬릿 실험", pp 9-48, A.R. Marlow, 학술 출판사 수학 재단 편집자(1978)
• John Archibald Wheeler 및 Wojciech Hubert Zurek, 양자 이론 및 측정(Princeton Series in Physics)
• 존 D. 바로우, 폴 C.W. 데이비스와 주니어 찰스 L.Harperm Science and Ultimate Reality: 양자이론, 우주론, 복잡성 (Cambridge University Press) 2004
• 마샤오송, 요하네스 코플러, 안톤 자이링거, 지연선택 게단켄 실험과 그 실현, arXiv:1407.2930, 2016년 3월.조사 기사

레퍼런스

외부 링크

• Ross Rodes의 Wheeler's Classic Delayed Choice 실험
• 존 G. 크레이머의 양자 지우개
• 지연된 선택 실험의 명확화
• "John Wheeler - The Delayed Choice experiment (105/130)". YouTube. Web of Stories. 6 October 2017. Archived from the original on 2021-12-21.