8、量子物理：信息科学视角下的探索-优快云博客

量子物理：信息科学视角下的探索

1. 从双缝实验看观察者与现实

在量子物理的奇妙世界里，双缝实验为我们揭示了许多令人惊叹的现象。通过I型参量下转换在晶体中会产生一对动量纠缠的光子。其中一个光子进入海森堡显微镜，被置于海森堡透镜后方的海森堡探测器检测到，它在这个实验中扮演着标准海森堡显微镜实验里γ量子的角色；另一个光子则进入双缝装置，由双缝探测器检测，其作用类似于电子。

当海森堡探测器位于透镜的成像平面时，它能揭示另一个光子通过狭缝装置的路径，此时该光子不会呈现干涉现象；而当海森堡探测器位于透镜的焦平面时，它会将另一个光子的状态投影到动量本征态，无法获取光子通过哪个狭缝的信息，这个光子便会与海森堡透镜焦平面上另一个光子的探测结果相呼应，呈现出干涉图案。

这一实验很好地印证了尼尔斯·玻尔的名言：“除非被观察到，否则任何现象都不能称之为现象。”同时，它也让我们看到了观察者在现实中的重要作用。实验者可以选择将探测器放置在焦平面还是成像平面，从而决定系统表现出波还是粒子的特性，也就是说，实验者对实验装置的选择决定了哪些物理量能成为现实。不过，实验者无法影响具体的实验结果，比如粒子通过哪条狭缝，或者粒子在观察平面上的具体位置，这体现了大自然避免被观察者完全控制的特性。

双缝探测器记录的两种相互排斥的图案也很有意思。当海森堡探测器位于成像平面和焦平面时，双缝探测器记录的计数情况不同。只有在探测器位于焦平面时，计数才会呈现干涉图案，且低强度表明干涉图案是由单个光子逐个累积形成的。