Algunos experimentos de borrado cuántico implican la polarización de los fotones. En uno de estos experimentos con una doble rendija, se utiliza un polarizador horizontal delante de una rendija, y un polarizador vertical para la segunda rendija, y la idea es que entonces la polarización horizontal o vertical del fotón que sale de la doble rendija "marca" el camino que tomó y así el patrón de interferencia desaparece. Entonces el experimentador pasa a borrar esa información de cuál es el camino de alguna manera para restaurar la interferencia. Así que me parece que un detector de fotones por sí mismo no funciona como un borrador y que un fotón polarizado horizontalmente que entra en un detector de fotones deja algo muy diferente en el detector o en el entorno que un fotón polarizado verticalmente que entra en el mismo detector. ¿Cómo es que un detector que normalmente no puede distinguir las diferentes direcciones de entrada de los fotones puede distinguir de alguna manera las diferentes polarizaciones?
Respuestas
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El punto clave aquí es la noción de distinguibilidad. Si las dos trayectorias se hacen distinguibles, asociando una polarización diferente a cada trayectoria, entonces no hay manera de que las dos amplitudes interfieran cuando se encuentren de nuevo porque la información de "qué trayectoria" está presente. No importa si el observador decide o no mirar la información.
Tienes razón, si uno utiliza un detector como una cámara CCD, no te dirá cuál era la polarización de un fotón entrante, por lo que no estás recuperando realmente la información de "qué camino". Pero aun así, como esta información está disponible, no observarás la interferencia, a menos que hagas desaparecer la información de nuevo, usando un polarizador diagonal por ejemplo.
Es muy importante tener en cuenta que la interferencia de doble rendija es un fenómeno de mecánica cuántica. Lo ideal sería resolver el problema mecánico cuántico y obtener la función de onda, es decir, el fotón, el patrón de campo de dos rendijas, la pantalla, el detector e imponer las condiciones de contorno para obtener la función de onda del sistema y ver la probabilidad de que el fotón golpee la pantalla.
Esto no se ha hecho, que yo sepa, matemáticamente. Lo que se está haciendo son varios experimentos que llevan a conclusiones razonables sobre lo que ocurre cuando se cambian las condiciones de contorno insertando diferentes detectores y midiendo más variables.
En este experimento, por ejemplo, El detector de la dirección de la luz desvela parte del misterio del experimento de la doble rendija
En primer lugar, los científicos utilizaron el fresado con haz de iones enfocado para fabricar dos nanoslits en una barrera. A continuación, modificaron una de las rendijas cubriéndola con un filtro hecho de varias capas de material de "bajo número atómico" para crear un detector de paso de los electrones.
Aunque los electrones (que se dispararon uno a uno) pudieron seguir pasando por la rendija filtrada, el filtro hizo que más electrones sufrieran una dispersión inelástica en lugar de una elástica. Como explicaron los físicos, un electrón que sufre una dispersión inelástica se localiza en la rendija cubierta y actúa como una onda esférica después de pasar por la rendija. En cambio, un electrón que pasa por la rendija no filtrada es más probable que sufra una dispersión elástica y actúe como una onda cilíndrica después de pasar por esa rendija. La onda esférica y la onda cilíndrica no tienen ninguna correlación de fase, por lo que aunque un electrón pasara por ambas rendijas, las dos ondas diferentes que salen no pueden crear un patrón de interferencia en la pared que hay detrás.
muestra la importancia de cambiar las condiciones de contorno. Si el detector está configurado para medir la polarización es un detector diferente y una función de estado diferente del sistema da las probabilidades de detección.
Llegamos a la conclusión de que el micronivel de la naturaleza es mecánico cuántico y que la mecánica cuántica se descubrió debido al comportamiento probabilístico impar de los resultados de los experimentos sobre partículas elementales que son los fotones y los electrones. No se puede utilizar la intuición determinista de la mecánica clásica para describir los experimentos con partículas elementales.
Veo que no he respondido a la pregunta de
¿Cómo es que un detector que normalmente no puede distinguir las diferentes direcciones de entrada de los fotones puede distinguir de alguna manera las diferentes polarizaciones?
La polarización no es un estado simple. La polarización del rayo se construye con fotones, pero la polarización del rayo es perpendicular a la dirección de la onda mientras que la polarización de los fotones es más o menos en su dirección de movimiento.
Circular para zurdos y diestros polarización y sus momentos angulares asociados
Los fotones siempre están polarizados en su dirección de movimiento. No puede haber polarización vertical u horizontal para un solo fotón. Simplemente será etiquetado como un fotón que pasó por el filtro clásico de polarización horizontal o vertical.
Es un ejemplo pictórico de cómo la onda clásica, la luz, es construida por los fotones de la mecánica cuántica. La luz es una la confluencia de billones de fotones .## Título
En tu descripción "se utiliza un polarizador horizontal delante de una rendija, y un polarizador vertical para la segunda rendija" los polarizadores son poarizadores de luz, es decir un sistema de filtros. Para detectar un punto de llegada del fotón se necesita una pantalla o una superficie electrónica correspondiente. Los dos requisitos no se pueden cumplir en un solo detector , para captar un fotón individual y extrapolar su dirección y además obtener su polarización. Sería un experimento diferente con dos detectores y un fotón a la vez pasando por la rendija, una configuración mecánica cuántica diferente.
