光的干涉單光子自身干涉不是光子之間互相作用核心結(jié)論光的干涉本質(zhì)是單個(gè)光子自身的量子疊加行為不是一個(gè)光子和另一個(gè)光子發(fā)生相互作用、互相干擾。通俗講不是 “光子 A 撞光子 B 產(chǎn)生條紋”而是同一個(gè)光子同時(shí)走多條路徑自己和自己發(fā)生干涉。關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)證據(jù)單光子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)設(shè)置把光源極度衰減做到每次空間里最多只有 1 個(gè)光子前一個(gè)光子已經(jīng)打到屏幕下一個(gè)光子才發(fā)射出來。此時(shí)空間不存在兩個(gè)同時(shí)存在的光子不存在光子?光子之間碰撞、相互作用長(zhǎng)時(shí)間積累大量單光子落點(diǎn)屏幕依然出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋如果干涉來自不同光子之間的相互作用單光子條件下應(yīng)該完全沒有干涉條紋只會(huì)出現(xiàn)兩道亮斑。經(jīng)典 vs 量子認(rèn)知對(duì)比表格認(rèn)知觀點(diǎn)對(duì)錯(cuò)經(jīng)典波動(dòng)很多光子疊加不同光子之間互相抵消增強(qiáng)產(chǎn)生條紋?錯(cuò)誤量子單光子干涉單個(gè)光子處于路徑疊加態(tài)自己與自己干涉大量光子統(tǒng)計(jì)后顯現(xiàn)條紋?正確注意光子和光子之間幾乎不會(huì)直接相互作用真空里兩個(gè)光子穿過彼此互不影響。原理詳解1. 量子疊加核心發(fā)射一個(gè)光子經(jīng)過雙縫在量子描述下光子沒有選擇只走縫 A也沒有選擇只走縫 B而是處于「走縫 A」「走縫 B」的疊加態(tài)。 這是同一個(gè)光子的兩個(gè)概率幅分支。概率幅是復(fù)數(shù)不是光強(qiáng)。3. 容易踩的誤區(qū)?“暗條紋是光子互相碰撞把光子撞跑了” 暗紋是概率為零單光子就不會(huì)落到這里沒有碰撞過程。?“必須有很多光子才能干涉”干涉發(fā)生在單個(gè)光子層面條紋只是大量單光子落點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)分布。單個(gè)光子只會(huì)打出一個(gè)光點(diǎn)看不出條紋積累成千上萬個(gè)條紋顯現(xiàn)。?“光子分成兩半一半走 A 縫一半走 B 縫”光子是完整量子客體不會(huì)劈成兩半是量子態(tài)同時(shí)包含兩條路徑的可能性。示意圖文字版可直接照著畫原理圖plaintext單光子光源【每次只放出1個(gè)光子】 ↓ ┌──────────┐ │ 單縫準(zhǔn)直│ └──────────┘ ↓ ┌──┐ ┌──┐ │縫1│ │縫2│ ←雙縫 └──┘ └──┘ / \ / \ ←同一個(gè)光子的兩條概率路徑不是兩個(gè)光子 / \ ——————————————— 探測(cè)屏 ● ● ●●● ● ●● ←一個(gè)個(gè)單光子打出來的光點(diǎn)累積成干涉條紋重點(diǎn)標(biāo)注兩條斜線代表同一個(gè)光子的量子疊加路徑不是兩個(gè)不同光子。補(bǔ)充什么時(shí)候才是不同光子干涉存在多光子干涉如 HOM 實(shí)驗(yàn)但這是高階量子效應(yīng)條件苛刻和普通雙縫干涉完全不一樣。日常看到的楊氏雙縫、薄膜干涉全部都是單光子自身干涉。HOM洪?歐?曼德爾干涉簡(jiǎn)單區(qū)分HOM 干涉是兩個(gè)獨(dú)立光子的雙光子干涉必須同時(shí)有兩個(gè)光子屬于二階關(guān)聯(lián)效應(yīng)普通楊氏干涉是一階干涉單光子就可以實(shí)現(xiàn)。一句話總結(jié)記憶普通光干涉一個(gè)光子兩條路自己和自己打架不是一群光子互相打架。