De twee-foton kwantumwisser – 2007

Er zijn redelijk recent nog uitstekende kwantumwisser experimenten uitgevoerd, zoals de Mach-Zehnder interferometer met koude heliumatomen en in 2007 de zeer geavanceerdere kwantumwisser van Giulino Scarcelli e.a. met ‘two-photon imaging’ die wat de experimentatoren en ook wat mij betreft volstrekt hebben bevestigd dat er niet gesproken mag worden van een foton dat een weg aflegt. Er is beslist alleen maar een niet-fysieke kwantumtoestandsgolf totdat de meting is uitgevoerd.

De experimentatoren maakten gebruik van het feit dat de toestandsgolf van de twee verstrengelde fotonen – signal en idler – één enkele golf is waardoor de toestandsgolf van het idler foton als het ware de doorgang van het signaalfoton door de fysieke dubbele spleet weerspiegelt in een ‘ghost’ beeld ervan. Dat ‘ghost’ beeld kan dan gebruikt worden om te kijken bij de spleet zonder het signaalfoton zelf te meten.

Ook hier wordt uiteindelijk de informatie over de gekozen spleet ná de spleet passage maar nog wel vóór detectie gewist door een halfdoorlatende spiegel die er voor zorgt dat een door het objectieve kwantumtoeval bepaalde helft van de fotonen de informatie over hun weg door de dubbele spleet zullen moeten prijsgeven. Die 50-50 verdeling en die onvoorspelbaarheid worden verzorgd door de halfdoorlatende spiegel NPBS.

De toestandsgolf van de twee fotonen vormt een ‘ghost’ beeld van de spleet in de lens L. Dat beeld wordt dan weer afgebeeld door de lenzen LT en LR. De grootte van de openingen PT en PR bepalen of via de detector D2 gezien kan worden door welke ‘ghost’ spleet het idler foton ging.

Na de halfdoorlatende spiegel komt het idler foton, dat de spleetinformatie van het signaal foton draagt, op een van de twee conische receptoren PT of PR. De PT receptor is vrijwel geheel afgedekt met nog maar een klein gaatje in het midden waardoor de spleetinformatie van de idler verloren gaat. De PR receptor is vrijwel niet afgedekt zodat de spleetinformatie behouden blijft. Via een glasvezelkabel wordt dan de gedetecteerde informatie doorgegeven aan D2 die het op zijn beurt weer doorgeeft aan de coïncidentieteller CC. Het wel of niet verloren gaan van de spleetinformatie wordt dus veroorzaakt door de halfdoorlatende spiegel NPBS.

De opzet is zodanig dat het signaal foton de spleet al gepasseerd zou moeten zijn als het idler foton de halfdoorlatende spiegel NPBS bereikt. De ‘beslissing’ om de spleetinformatie te wissen wordt dus genomen nadat de spleet al is gepasseerd. Toch heeft die ‘beslissing’ de uitwerking dat het signaal foton al voorafgaand aan die beslissing wel of niet in de spleet verschijnt. Dat wordt retrocausaliteit genoemd, een in de tijd terugwerkend effect.

Het resultaat van het twee fotonen experiment. De vierkante blokjes zijn de hits (CC/400 s) op D1 als bekend is wat de gepasseerde spleet is. De cirkeltjes – die duidelijk een interferentieverdeling vertonen – zijn de hits op D1 als die informatie is gewist door NPBS. De blauwe curve is het verwachtte interferentiepatroon.

In bovenstaande figuur ziet u het resultaat. Er is interferentie – golfgedrag – als de informatie over de gekozen spleet onherroepelijk gewist is door de passage van NPBS. Er is geen interferentie als die informatie behouden blijft door de reflectie op NPBS.

De mijns inziens betere interpretatie is dat de uiteindelijke waarneming, het verwerken van de informatie, pas de historie creëert. Er was dan helemaal geen fysiek foton dat een weg aflegde.

Wat ik daarom eigenlijk nog mis is een uitvoering van een dergelijk experiment waarbij nog duidelijker wordt dat het om informatie gaat. Als het namelijk alleen om het onherroepelijk wissen van informatie gaat kan dat net zo goed achter de detectoren, elektronisch gestuurd middels een QNRG, gebeuren. Het effect zou identiek moeten zijn – de interferentie verschijnt. De opzet van een dergelijk experiment is zelfs optisch gezien een stuk eenvoudiger.

Een beschrijving daarvan vindt u in “Een echte kwantumwisser“.