Warum heben sich die Interferenzmuster im Quantenlöscher mit verzögerter Auswahl auf? Warum/wie hat es eine Phasenverschiebung?

Über dieses Experiment sprechen https://en.wikipedia.org/wiki/Delayed_choice_quantum_eraser#The_experiment_of_Kim_et_al._.282000.29

Ich gehe davon aus, dass jeder, der meine Frage beantworten kann, bereits etwas mit dem Experiment vertraut ist und die Wiki-Seite es besser erklärt als ich. Aber hier ist das Wesentliche nach meinem Verständnis: Sie schicken Photonen durch einen Doppelspalt und teilen sie dann in zwei verschränkte Photonen auf. Einer geht zu D0 und der andere zu einem Aufbau aus Halbspiegeln und Detektoren, wo es einen 50/50-Wechsel gibt, Informationen zu löschen oder zu behalten, die sich auf den Weg beziehen oder "welchen Schlitz" das Photon durchlaufen hat.

Aufbau des Delayed-Choice-Quantenlöscher-Experiments von Kim et al. Detektor D0 ist beweglich

Während das kollektive Muster aller auf D0 treffenden Photonen nur eine verschwommene Linie ist, können Sie mit dem Koinzidenzzähler die Teilmengen R1, R2, R3 und R4 heraussuchen. Das heißt, R1 fx zeigt nur Photonen, die D0 treffen, die auch ein "Schwester" -Partikel hatten, das D1 traf. Nun zeigen R1 und R2 ein Interferenzmuster, das so zueinander phasenverschoben ist, dass es sich im Gesamtbild von D0 aufhebt.

Die Verteilung von Signalphotonen bei D0 kann mit der Verteilung von Glühbirnen auf einer digitalen Werbetafel verglichen werden. Wenn alle Glühbirnen leuchten, zeigt Billboard kein Bildmuster, das nur durch Ausschalten einiger Glühbirnen „wiederhergestellt“ werden kann. Ebenso können Interferenzmuster oder Nicht-Interferenz-Muster zwischen Signalphotonen bei D0 nur nach dem "Ausschalten" (oder Ignorieren) einiger Signalphotonen wiederhergestellt werden, und welche Signalphotonen ignoriert werden sollten, um das Muster wiederherzustellen, diese Informationen können nur durch Betrachten gewonnen werden entsprechende verschränkte Idler-Photonen in den Detektoren D1 bis D4.

x-Achse: Position von D0. y-Achse: gemeinsame Erkennungsraten zwischen D0 und D1, D2, D3, D4 (R01, R02, R03, R04). R04 ist im Kim-Artikel nicht enthalten und wird gemäß ihrer verbalen Beschreibung geliefert

Hier ist, was ich nicht verstehe: Warum gibt es einen Unterschied zwischen D1 und D2? In den Diagrammen hat R1 eine Spitze in der Mitte, während R2 ein Tal hat, warum nicht umgekehrt? Was unterscheidet D1 und D2? Was entscheidet darüber, welcher an bestimmten Stellen Spitzen bekommt und der andere das Gegenteil?

Haben D1 und D2 auch immer eine Spitze oder ein Tal in der Mitte? oder sind sie einfach immer phasenverschoben pi zueinander aber nicht zur mitte? Wie auch immer, was ich wirklich wissen möchte, ist, warum / wie sich R1 und R2 als phasenverschoben herausstellen?

Geben Sie hier die Details an, anstatt die Leute auf Wikipedia zu verweisen, und erklären Sie, welchen Punkt genau Sie nicht verstehen (und welchen Teil Sie verstehen ), wird wahrscheinlich Ihre Chance erhöhen, eine Antwort zu erhalten.

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Delayed_choice_quantum_eraser#The_experiment_of_Kim_et_al. [...]
Jetzt zeigen R1 und R2 ein Interferenzmuster

Diese zwei Muster von Koinzidenzzählungen entstehen beide als Funktion von „ x “ (siehe den markierten Pfeil neben dem Detektor D0 im Schema); dh der Detektor D0 wird an verschiedenen Stellen der Konvergenzebene platziert , wo die „ Linse “ ein ausreichend scharfes Bild des BBO-Kristalls mit den beiden Schlitzen erzeugt.

Unterschiedliche „Bildorte x “ entsprechen (noch so geringfügig) unterschiedlichen Strahlengängen vom BBO-Kristall zur Linse; dh die oberen roten oder blauen Spuren unterscheiden sich (ganz leicht) in Abhängigkeit von (dem Wert von) " x ".

Was unterscheidet D1 und D2?

Wichtig ist, dass aufgrund der Eigenschaften des BBO-Kristalls Photon für Photon eine sehr genaue Beziehung zwischen den exakten Strahlenbahnen vom BBO-Kristall zur Linse und den exakten Strahlenbahnen vom BBO-Kristall zum Prisma „PS“ besteht . Da sich die ersteren in Abhängigkeit von (dem Wert von) " x " ändern, tun dies auch die letzteren. Daher können sich die genauen Lichtweglängen von jedem Schlitz zu den Detektoren D1 oder D2 (auch wenn nur geringfügig) in Abhängigkeit von (dem Wert von) " x " ändern. Folglich kann getrennt für die Detektoren D1 oder D2 die Differenz der Weglängen für die zwei Schlitze variieren, was zu einer Interferenz führt, die zwischen konstruktiv und destruktiv wechselt, da (der Wert von) "x" im Verlauf der Datenaufnahme geändert wird .

Natürlich war die genaue Anordnung der experimentellen Komponenten optimiert (und stabil genug gehalten) worden, damit der Interferenzeffekt hervortretend auftrat.

Außerdem: Wenn es erforderlich ist (damit gesagt werden kann, dass der Aufbau "richtig und wie angegeben funktioniert"), dass die kombinierte Zählrate von D1 und D2 (in Übereinstimmung mit D0) konstant und unabhängig von (dem Wert von) " x " bleibt dann erscheinen die Interferenzmuster von D1 und D2 notwendigerweise komplementär.

Bedeutet dies, dass die Detektoren D1-4 eine viel größere Öffnung als D0 haben müssen, um alle Photonen über einen weiten Bereich von x einzufangen? Oder tut das Objektiv etwas dafür? Ich würde eigentlich erwarten, dass das Objektiv den Bereich von x tatsächlich komprimiert, was eine noch kleinere Öffnung auf D0 erfordert
@fishinear: " Bedeutet dies, dass die Detektoren D1-4 eine viel größere Öffnung haben müssen als D0, um alle Photonen über einen weiten Bereich von x einzufangen? " - Das erwarte ich auch. In der Tat: Die Öffnungen der Detektoren D1-4 könnten eher mit dem Linsendurchmesser vergleichbar sein. „ Ich würde tatsächlich erwarten, dass die Linse den Bereich von x tatsächlich komprimiert, was eine noch kleinere Öffnung auf D0 erfordert. “ – Nun, es ist eine konvexe Linse. Dessen Wirkung wird so schön illustriert ...

Wenn wir das Phänomen umgekehrt denken, verlässt eine Vorauswelle entweder d1 oder d2. Die von d1 ausgehende Welle trifft auf BSc und spaltet sich in Blau und Rot auf, aber die blaue Welle ist aufgrund der Reflexion an BSc in Bezug auf Rot phasenverschoben. ähnlich für die Welle, die von d2 abgeht, in diesem Fall ist der rote Strahl phasenverschoben.

Daran hatte ich noch gar nicht gedacht, verstehe es aber immer noch nicht. Wir haben also eine Phasenverschiebung, aber wie breitet sich diese auf die R01- und R02-Teilmengen aus? Das sind Teilmengen von D0 richtig?
eine weitere Vorauswelle verlässt D0 (vom R01- oder R02-Teil) trifft auf die Vorauswelle von D1 oder D2, bei BBO verschmelzen sie und gehen zur Laserquelle.
Warum heben sich die Interferenzmuster im Quantenlöscher mit verzögerter Auswahl auf? Warum/wie hat es eine Phasenverschiebung?
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