延迟选择量子擦除实验(Delayed choice quantum eraser experiment)，是量子擦除实验与惠勒延迟选择实验的结合，最早由Yoon-Ho Kim、R. Yu、S. P. Kulik、Y. H. Shih及马兰·斯考立完成，并于1999年初发表。此实验设计用意为探讨量子力学中知名的双狭缝实验以及量子缠结的特殊结果。[1]

中文名

延迟选择量子擦除实验外文名

Delayed choice quantum eraser experiment

领    域

量子计算机、量子力学

延迟选择量子擦除实验双缝实验

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在量子力学里，双缝实验(double-slit experiment)是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。在这种更广义的实验里，微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径，从初始点抵达最终点。这两条路径的程差促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移，因此产生干涉现象。另一种常见的双路径实验是马赫-曾德尔干涉仪实验。

双缝实验的基本仪器设置很简单，将像激光一类的相干光束照射于一块刻有两条狭缝的不透明板，通过狭缝的光束，会抵达照相胶片或某种探测屏，从记录于照相胶片或某种探测屏的辐照度数据，可以分析光的物理性质。光的波动性使得通过两条狭缝的光束相互干涉，形成了显示于探测屏的明亮条纹和暗淡条纹相间的图样，明亮条纹是相长干涉区域，暗淡条纹是相消干涉区域，这就是双缝实验著名的干涉图样。

在经典力学里，双缝实验又称为“杨氏双缝实验”，或“杨氏实验”、“杨氏双狭缝干涉实验”，专门演示光波的干涉行为，是因物理学者托马斯·杨而命名。假若，光束是以粒子的形式从光源移动至探测屏，抵达探测屏任意位置的粒子数目，应该等于之前通过左狭缝的粒子数量与之前通过右狭缝的粒子数量的总和。根据定域性原理(principle of locality)，关闭左狭缝不应该影响粒子通过右狭缝的行为，反之亦然，因此，在探测屏的任意位置，两条狭缝都不关闭的辐照度应该等于只关闭左狭缝后的辐照度与只关闭右狭缝后的辐照度的总和。但是，当两条狭缝都不关闭时，结果并不是这样，探测屏的某些区域会比较明亮，某些区域会比较暗淡，这种图样只能用光波动说的相长干涉和相消干涉来解释，而不是用光微粒说的简单数量相加法。

双缝实验也可以用来检试像中子、原子等等微观物体的物理行为，虽然使用的仪器不同，仍旧会得到类似的结果。每一个单独微观物体都离散地撞击到探测屏，撞击位置无法被预测，演示出整个过程的概率性，累积很多撞击事件后，总体又显示出干涉图样，演示微观物体的波动性。

2013年，一个检试分子物理行为的双缝实验，成功演示出含有810个原子、质量约为10000amu的分子也具有波动性。

理查德·费曼在著作《费曼物理学讲义》里表示，双缝实验所展示出的量子现象不可能、绝对不可能以任何经典方式来解释，它包含了量子力学的核心思想。事实上，它包含了量子力学唯一的奥秘。透过双缝实验，可以观察到量子世界的奥秘。[2]

延迟选择量子擦除实验量子纠缠

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在量子力学里，当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，则称这现象为量子缠结或量子纠缠(quantum entanglement)。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象；在经典力学里，找不到类似的现象。

假若对于两个相互纠缠的粒子分别测量其物理性质，像位置、动量、自旋、偏振等，则会发现量子关联现象。例如，假设一个零自旋粒子衰变为两个以相反方向移动分离的粒子。沿着某特定方向，对于其中一个粒子测量自旋，假若得到结果为上旋，则另外一个粒子的自旋必定为下旋，假若得到结果为下旋，则另外一个粒子的自旋必定为上旋；更特别地是，假设沿着两个不同方向分别测量两个粒子的自旋，则会发现结果违反贝尔不等式；除此以外，还会出现貌似佯谬般的现象：当对其中一个粒子做测量，另外一个粒子似乎知道测量动作的发生与结果，尽管尚未发现任何传递信息的机制，尽管两个粒子相隔甚远。

阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和纳森·罗森于1935年发表的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬(EPR佯谬)论述到上述现象。埃尔温·薛定谔稍后也发表了几篇关于量子纠缠的论文，并且给出了“量子纠缠”这术语。爱因斯坦认为这种行为违背了定域实在论，称之为“鬼魅般的超距作用”，他总结，量子力学的标准表述不具完备性。然而，多年来完成的多个实验证实量子力学的反直觉预言正确无误，还检试出定域实在论不可能正确。甚至当对于两个粒子分别做测量的时间间隔，比光波传播于两个测量位置所需的时间间隔还短暂之时，这现象依然发生，也就是说，量子纠缠的作用速度比光速还快。最近完成的一项实验显示，量子纠缠的作用速度至少比光速快10,000倍。这还只是速度下限。根据量子理论，测量的效应具有瞬时性质。可是，这效应不能被用来以超光速传输经典信息，否则会违反因果律。

量子纠缠是很热门的研究领域。像光子、电子一类的微观粒子，或者像分子、巴克明斯特富勒烯、甚至像小钻石一类的介观粒子，都可以观察到量子纠缠现象。现今，研究焦点已转至应用性阶段，即在通讯、计算机领域的用途，然而，物理学者仍旧不清楚量子纠缠的基础机制。[3]

延迟选择量子擦除实验惠勒延迟选择实验

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惠勒延迟选择实验(英语：Wheeler's delayed choice experiment)是物理学家约翰·惠勒提出的一个思想实验，它属于双缝实验的一种变形，该实验很好地体现了量子力学与传统实在观间的巨大分歧。

惠勒是1979年在普林斯顿大学纪念爱因斯坦诞辰100周年讨论会上正式提出延迟选择实验的，该实验源自爱因斯坦曾提出的分光实验(与双缝实验有同样的物理意义)。实验是按如下方式进行的：从一光源发出一光子，让其通过一半镀银镜，光子被反射与透射的概率各为50%。之后，在反射或透射后光子的行进路径上分别各放置一反射镜A和B，使两条路径反射后在C处汇合。而C处则放有两探测器，分别可以观察A路径或B路径是否有光子。此时只有一个探测器能够测得光子，即能确定光子走的是哪一路径(A→C或B→C)。

而如果在两个探测器前再放置一个半镀银镜，可以使光子自我干涉。如适当调整光程差，可使得在某一方向(A或B)上干涉光相消，此方向上的探测器将无法收到信号，另一方向上的探测器则必定会接收到信号。按量子力学理论，这说明光子同时经过了两条路径。

事实上，可以在光子已经通过A或B后再决定是否放置第二块半镀银镜(此即实验名称“延迟选择”的由来)。如不放置，则根据前一种情况，光子只通过一条路径；如放置，则根据后一种情况，光子通过两条路径。也就是说，观察者的行为可以决定过去发生的事，而这一结论是与传统实在观相违背的。

哥本哈根学派对此的解释是，我们不能将观察仪器与观察对象分开来讨论，尽管实验中的两种情况只有最后部分不同，但这局部的变化使得整个物理过程发生了改变，这两种情况其实是两个完全不同的实验。玻尔对此就曾说：“事实上，在粒子路径上再加任何一件仪器，例如一个镜子，都可能意味着一些新的干涉效应，它们将本质地影响关于最后记录结果的预言。”[4]

延迟选择量子擦除实验相关条目

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惠勒延迟选择实验

双狭缝实验

参考资料

1.

Greene, Brian (2004). The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality. Alfred A. Knopf. p. 198. ISBN 0-375-41288-3.

2.

Greene, Brian (2003). The Elegant Universe. Random House, Inc. ISBN 0-375-70811-1.

3.

Feynman, Richard P.; Robert B. Leighton; Matthew Sands (1965). The Feynman Lectures on Physics, Vol. 3. US: Addison-Wesley. pp. 1.1–1.8. ISBN 0-201-02118-8.

4.

Herzog, T. J.; Kwiat, P. G.; Weinfurter, H.; Zeilinger, A. (1995). "Complementarity and the quantum eraser" (PDF). Physical Review Letters. 75 (17): 3034–3037.