高希曼德爾實驗

基本介紹

• 中文名：高希曼德爾實驗
• 過程：雷射將光子注入一塊非線性晶體
• 結果：產生糾纏光子對
• 套用範圍：物理學

概念

在實驗中，雷射將光子注入一塊非線性晶體，產生糾纏光子對。因為進入警惕的光子生成光子對的方式是無窮多的（只要所生成的光子對的頻率之和等於母光子的頻率），所以只要把探測器螢幕放置在一定距離以內，就一定能接收到糾纏光子對。

實驗結果

在實驗1中，只有一個微型探測器在螢幕上移動，如圖實驗1。高希和曼德爾等驚訝地發現沒有出現干涉現象，因而單個光子並沒有像楊氏雙縫干涉實驗所顯示的那樣呈現出干涉條文。

實驗1

在實驗2中（如圖二），螢幕上有兩個分開的微型探測器，當兩個探測器分頭在螢幕上移動時，仍然沒有出現干涉條紋。接下來，高希和曼德爾將兩個探測器和一個符合計數器連在一起，只有當兩個探測器同時接收到光子時，計數器才會進行記錄。現在把一個探測器固定在螢幕上，然後移動另一個探測器，這時候符合計數器記錄下了一個清晰的干涉條紋，跟楊氏雙縫干涉實驗中的干涉條紋相似。

這個實驗結果十分令人驚訝。雖然量子論表明單個光子會同時走兩條路徑，並且跟自己發生干涉，楊氏雙縫干涉實驗也證明了這一點，但是，糾纏光子的情況又有所不同。一對糾纏光子雖然是各自分開的，卻仍然構成一個單一整體。有兩個糾纏光子構成的單一整體處於兩種狀態的疊加態中，因此這個雙光子能夠跟自己發生干涉：並且只有當我們知道螢幕上兩個不同位置同時發生的狀況時，才會看見干涉條紋——也就是說要把兩個糾纏光子當成一個整體來觀察，才能看見我們所熟悉的明暗相間的干涉條紋。如果在兩個遠遠分開的探測器處各安排一位實驗員進行觀察，他們必須將各自觀察到的結果放在一起，才能發現干涉圖像。如果兩個實驗員只是各自觀察一個探測器，他們只會觀察到一個個光子隨即抵達探測器，沒有干涉條紋，光子出現的平均頻率不變。這一實驗結果證明了關於量子糾纏的重要概念：把相互糾纏的量子視為各自獨立是不對的。從某些方面來說，糾纏粒子沒有各自獨立的物理特徵，他們總是作為一個整體來行動。

實驗2