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(lái)。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(lái)自不同光子之間的相互作用單光子條件下應(yīng)該完全沒(méi)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(guò)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(guò)雙縫在量子描述下光子沒(méi)有選擇只走縫 A也沒(méi)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(méi)有碰撞過(guò)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(wàn)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(huà)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(lái)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?tīng)柛缮婧?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。