Na akkor lássunk egy otthon is elvégezhetõ 'quantum eraser' kisérlettet.
http://sciam.com/slideshow.cfm?articleID=DD39218F-E7F2-99DF-39D45DA3DD2602A1
Szükség lesz alufóliára, egy tûre, egy lézermutatóra, és legalább 4 polárszûrõ lapra.
A lézerpointer elejét betekerjük a fóliával, és egy kis lyukat szúrunk az elejére.
A pointertõl 1.5-2 méterre egy fehér lapot teszünk, ezen jelennek meg majd az interferenciacsíkok.
(Ez a kisérlet NEM EPR párokkal történik.)
Ha a tût merõlegesen a fény útjába tesszük, akkor az interferenciaképnek kell megjelennie a lapon.
A kvantummechanika(QM) szerint a foton a tû mind két oldalán el tud menni, és interferál önmagával.
(A klasszikus fizika szerint az elektromágneses(EM) hullám mind a két odalon elmegy.)
Készítsünk egy 'útvonaljelzõt', amivel meg tudjuk majd különböztetni a fotonokat asszerint,
hogy a tû jobb vagy a bal oldalán mentek el. Ezt a legegyszerûbben két polárszûrõ lappal
érhetjük el, amiket a tû két oldalára erõsítünk. A jobb oldali legyen viszintes polarizációjú,
a bal legyen függõleges.
A helyes állásukat ellenõrízni tudjuk azzal ha egymásra rakjuk õket. Ha nem jön át fény rajtuk,
akkor egymással 90 fokot zárnak be.
A lapok elhelyezése után az interferenciakép eltünik, csak egy fényfolt lesz látható.
Ezt a QM azzal magyarázza, hogy elnyertük 'which way' információt, vagyis megtudtuk
minden fotonról, hogy melyik oldalán ment a tûnek, ami miatt megszünt a hullámtulajdonság.
Most ha a lap és a tû közé újabb vizszintes vagy függõleges állású polárszûrõket rakunk,
akkor két csoportra tudjuk bontani a fotonokat, asszerint, hogy melyik oldalán mentek a tûnek.
A két folt a képen kicsit jobbra vagy kicsit balra fog eltolódni.
Most jön az eraser, az útvonal információ megsemmisitése. Ez egy harmadik polarizátor lesz,
ami a lap és a tû közé kerül,de most 45 fokba álljon.
Ezzel az eraserrel visszakapjuk az interferencia képet, mert megsemmisítettük a
'which way' információt, mert az összes becsapódó foton 45 fokban lesz polarizálva, amiatt nem
lehet tudni hogy a tû melyik oldalán jött.
Ha -45 fokban áll az eraser polarizátor, akkor az elõzõleg sötét helyeken
lesznek a világos csíkok, és viszont.
Mivel mind a két elsõdleges 'útvonaljelzõt' polarizátorra az eraser 45 fokot zár be, emiatt
minden fotonnak 50% esélye van az átjutásra az eraseren (cos2(45)).
Ha két polárszûrõt összevágunk a 6. oldal szerint, akkor egyszerre láthatjuk a két fajta
interferenciacsíkozást.
Most akkor jöjjön egy megoldás a klasszikus elektromágneses hullámokkal.
A klasszikus értelmezés szerint nincsenek fotonok, hanem folyamatos elektromágneses(EM) tér.
Ez jó közelítéssel megfeleltethetõ a QM hullámfüggvényének.
(Az hogy valójában vannak fotonok, és hogy ezek honnan jönnek elõ a klasszikus terekkel,
azt most itt nem téma )
Ekkor a fény tényleg elmegy a tû mindkét oldala mellett, és emiatt interferál.
Ez eddig is ismert volt.
A második lépésnél, amikor az 'útvonaljelzõt' polarizátorok a tû mellé kerültek eltünik az
interferenciakép. Ennek az oka a klasszikus értelmezés szerint az, hogy
a két EM tér elektromos vektora merõleges lett egymásra, emiatt természetesen nem interferálhatnak.
Összeadni lehet két egymásra merõleges vektort, de mivel az elektromos vektoruknak nincs egymást
átfedõ komponensük, emiatt nem tudják egymást gyengíteni.
A harmadik lépés az eraser beszúrása.
Ennek megértéséhez tudni kell azt, hogy a klasszikus fizika szerint a polarizátor után a fény
polarizációs vektora beáll a polarizátor szerint. Tehát egy vizszintes állású polárszûrõ után
a fény elektromos vektora vizszintesen fog rezegni.
Ezt a legkönyebben három polarizátorral látható be. Rakjunk egymás után két polarizátort egymásra
merõleges polarizálási iránnyal. Ekkor nem fog rajtuk átmenni fény. Ha most 45 fokban közéjük
teszünk egy harmadikat, akkor újra át fog menni a fény nagy része. Ha eléjük vagy mögéjük rakjuk
akkor nem.
Ez csak úgy értelmezhetõ, ha feltesszük azt, hogy a fény polarizációja a középsõ polarizátoron
beállt 45 fokba, amiatt már át tud menni a harmadikon, hiszen mostmár az csak 45 fokba áll az elõtte
levõhöz képest. Az oka ennek a viselkedésnek pedig az, hogy a polarizátorban elemi rezonátorokat
képzelünk el, amelyek mozgási szabadsága korlátozott a polarizálási irányban. Emiatt ha a beérkezõ
fény elektromos terének nincs erre az irányra esõ komponense, akkor egyáltalán nem tudja
rezgésbe hozni. Ekkor nincs átmenõ fény.
De ha van ilyen komponense, akkor is csak a polarizátor polarizációs irányába
tudja megrezegtetni , ami miatt a kimenõ fény polarizációs iránya csak ilyen irányú lehet.
Az 'eraser' polarizátor mûködése ugyan ezzel a klasszikus képpel érthetõ meg.
Mind a két oldalról érkezõ fény polarizációja az eraser polarizátorhoz 45 fokban áll, ami miatt
az elektromos terük amplitudója az 50%-al csökken.
Miután a fény áthaladt az eraseren, mind a két oldalról érkezõnek ugyan abba az irányba fog
átállni a polarizációja, ami miatt újra képesek interferálni egymással.
Ha -45 fokba állítjuk az erasert, akkor az ábrákon látható módon a két különbözõ oldalról érkezõ
fénynek 180 fokos fáziseltolódása lesz egymáshoz képest az eraser polarizátor miatt.
Emiatt az elõzõ interferenciamintának a negatívját kapjuk.
Látható, hogy a kisérletben csak annyi történt, hogy a fotonokat két sokaságra bontottuk a
polarizációjuk szerint.
A fenti kisérlet magyarázható a klasszikus fizikával, mindenféle 'útvonal megsemmisítés'-nek
nevezett nemlétezõ elõfeltételezés nélkül is.
Az egész hibás értelmezés forrása az a hallgatólagos feltételezés, hogy a résnél(tûnél) a foton
vagy hullám vagy részecske, és ezt a tulajdonságát majd késõbb az eraser 'fogja' eldönteni.
Nos ez mint látható, egy hamis kép. A fény amikor terjed hullám, az elnyelõdése pedig kvantumos,
részecske jellegû. Dehát a QM hullámfüggvénye is egy rezgést ír le, ennek 'összeomlása'
pedig a mérésnél, a detektálásnál történik ami a foton elnyelõdése.
A 'whitch way' fogalom a fizikában nem helytálló. Maga a kvantumfizika is arról beszél, hogy
nincs a fotonnak 'pályája' ameddig meg nem mérjük. A QM is a klasszikus fizika folytonos
hullámait használja a kvantumobjektumok leírására, csak ez ki van egészítve a mérésekre
vonatkozó kvantálási feltételekkel.
A QM nem eltörli a klasszikus fizikát, hanem arra épül.