विलंबित-चयन क्वांटम इरेज़र: Difference between revisions

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'''विलंबित-चयन क्वांटम इरेज़र''' प्रयोग, जिसे सबसे पहले यूं-हो किम, आर. यू, एस. पी. कुलिक, वाई. एच. शिह और मार्लान ओ. स्कली द्वारा प्रस्तुत किया गया था।<ref name="DCQE">{{cite journal | author = Kim, Yoon-Ho |author2=R. Yu |author3=S. P. Kulik |author4=Y. H. Shih |author5=Marlan Scully | title = एक विलंबित "विकल्प" क्वांटम इरेज़र| journal = [[Physical Review Letters]] | volume = 84 |issue=1 | year = 2000 | pages = 1–5 | doi = 10.1103/PhysRevLett.84.1| arxiv=quant-ph/9903047 | bibcode=2000PhRvL..84....1K | pmid=11015820|s2cid=5099293 }}</ref> और 1998 की प्रारंभ में इसकी रिपोर्ट दी गई थी, कि यह क्वांटम इरेज़र प्रयोग पर विस्तार है जिसमें [[जॉन आर्चीबाल्ड व्हीलर]] के व्हीलर के विलंबित-पसंद प्रयोग या विलंबित-पसंद प्रयोग में विचार की गई अवधारणाओं को उपस्तिथि किया गया है। यह प्रयोग क्वांटम यांत्रिकी में प्रसिद्ध [[डबल-स्लिट प्रयोग]] के विशिष्ट परिणामों के साथ-साथ क्वांटम अस्पष्ट के परिणामों की जांच करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।                     
'''विलंबित-चयन क्वांटम इरेज़र''' प्रयोग, जिसे सबसे पहले यूं-हो किम, आर. यू, एस. पी. कुलिक, वाई. एच. शिह और मार्लान ओ. स्कली द्वारा प्रस्तुत किया गया था।<ref name="DCQE">{{cite journal | author = Kim, Yoon-Ho |author2=R. Yu |author3=S. P. Kulik |author4=Y. H. Shih |author5=Marlan Scully | title = एक विलंबित "विकल्प" क्वांटम इरेज़र| journal = [[Physical Review Letters]] | volume = 84 |issue=1 | year = 2000 | pages = 1–5 | doi = 10.1103/PhysRevLett.84.1| arxiv=quant-ph/9903047 | bibcode=2000PhRvL..84....1K | pmid=11015820|s2cid=5099293 }}</ref> और 1998 की प्रारंभ में इसकी रिपोर्ट दी गई थी, कि यह क्वांटम इरेज़र प्रयोग पर विस्तार है जिसमें [[जॉन आर्चीबाल्ड व्हीलर]] के व्हीलर के विलंबित-पसंद प्रयोग या विलंबित-पसंद प्रयोग में विचार की गई अवधारणाओं को उपस्तिथि किया गया है। यह प्रयोग क्वांटम यांत्रिकी में प्रसिद्ध [[डबल-स्लिट प्रयोग]] के विशिष्ट परिणामों के साथ-साथ क्वांटम अस्पष्ट के परिणामों की जांच करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।                     


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चूँकि, हस्तक्षेप पैटर्न को केवल बार पूर्वव्यापी रूप से देखा जा सकता है जब आइडलर फोटॉन का पता लगाया गया है और प्रयोगकर्ता के पास उनके बारे में जानकारी उपलब्ध है, हस्तक्षेप पैटर्न तब देखा जा सकता है जब प्रयोगकर्ता सिग्नल फोटॉन के विशेष उपसमूह को देखता है जो विशेष डिटेक्टरों के पास गए आइडलर से मेल खाते थे।<ref name=Greene2004/>{{rp|197}}                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           
चूँकि, हस्तक्षेप पैटर्न को केवल बार पूर्वव्यापी रूप से देखा जा सकता है जब आइडलर फोटॉन का पता लगाया गया है और प्रयोगकर्ता के पास उनके बारे में जानकारी उपलब्ध है, हस्तक्षेप पैटर्न तब देखा जा सकता है जब प्रयोगकर्ता सिग्नल फोटॉन के विशेष उपसमूह को देखता है जो विशेष डिटेक्टरों के पास गए आइडलर से मेल खाते थे।<ref name=Greene2004/>{{rp|197}}                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           


इसके अतिरिक्त, यह देखा गया है कि यदि क्वांटम अस्पष्ट संकेत और आइडलर फोटॉन की स्थिति पर टिप्पणियों के प्रभावों को उनके ऐतिहासिक क्रम में माना जाता है, तो स्पष्ट पूर्वव्यापी कार्रवाई विलुप्त हो जाती है। विशेष रूप से, उस स्थिति में जब डी पर पता लगाने से पहले किस तरह की जानकारी का पता लगाना/हटाना होता है<sub>0</sub>, मानक सरलीकृत व्याख्या डिटेक्टर डी कहती है<sub>i</sub>, जिस पर आइडलर फोटॉन का पता लगाया जाता है, डी पर संभाव्यता वितरण निर्धारित करता है<sub>0</sub> सिग्नल फोटॉन के लिए. इसी तरह, उस मामले में जब डी<sub>0</sub> आइडलर फोटॉन का पता लगाने से पहले, निम्नलिखित विवरण उतना ही सटीक है: डी पर स्थिति<sub>0</sub> पता लगाए गए सिग्नल फोटॉन की गणना आइडलर फोटॉन के डी में से किसी से टकराने की संभावनाओं को निर्धारित करती है<sub>1</sub>, डी<sub>2</sub>, डी<sub>3</sub> या डी<sub>4</sub>. ये सहज कारण विधियों से उलझे हुए फोटॉन के अवलोकनों के सहसंबंधों को तैयार करने के समकक्ष विधियों हैं, इसलिए कोई उनमें से किसी को चुन सकता है (विशेष रूप से, वह जहां कारण परिणाम से पहले होता है और स्पष्टीकरण में कोई प्रतिगामी कार्रवाई दिखाई नहीं देती है)।                                                                                                                                                                                                       
इसके अतिरिक्त , यह देखा गया है कि यदि उलझे हुए सिग्नल और आइडलर फोटॉन की स्थिति पर टिप्पणियों के प्रभावों को उनके ऐतिहासिक क्रम में माना जाता है, तो स्पष्ट पूर्वव्यापी कार्रवाई गायब हो जाती है। विशेष रूप से, ऐसे स्थिति में जब ''D''<sub>0</sub> पर पता लगाने से पहले किस तरह की जानकारी का पता लगाना/हटाना होता है, तो मानक सरलीकृत स्पष्टीकरण कहता है "डिटेक्टर ''D''<sub>i</sub>, जिस पर आइडलर फोटॉन का पता लगाया जाता है, सिग्नल फोटॉन के लिए ''D''<sub>0</sub> पर संभाव्यता वितरण निर्धारित करता है" . इसी प्रकार, ऐसे स्थिति में जब ''D''<sub>0</sub> आइडलर फोटॉन का पता लगाने से पहले होता है, तो निम्नलिखित विवरण उतना ही स्पष्ट होता है: "पता लगाए गए सिग्नल फोटॉन की ''D''<sub>0</sub> पर स्थिति आइडलर फोटॉन के ''D''<sub>1</sub>, ''D''<sub>2</sub>, ''D''<sub>3</sub> या ''D''<sub>4</sub> में से किसी एक से टकराने की संभावनाओं को निर्धारित करती है। ". ये सहज कारण विधि से उलझे हुए फोटॉन के अवलोकनों के सहसंबंधों को तैयार करने के समकक्ष विधि हैं, इसलिए कोई उनमें से किसी एक को चुन सकता है (विशेष रूप से, वह जहां कारण परिणाम से पहले होता है और स्पष्टीकरण में कोई प्रतिगामी कार्रवाई दिखाई नहीं देती है)।                                                                                                                                                                                                       


प्राथमिक डिटेक्टर पर सिग्नल फोटॉनों का कुल पैटर्न कभी भी हस्तक्षेप नहीं दिखाता है (चित्र 5 देखें), इसलिए केवल सिग्नल फोटॉनों को देखकर यह अनुमान लगाना संभव नहीं है कि निष्क्रिय फोटॉनों का क्या होगा। जोहान्स फैन्खौसर के पेपर में, यह दिखाया गया है कि विलंबित विकल्प क्वांटम इरेज़र प्रयोग बेल-प्रकार के परिदृश्य जैसा दिखता है जिसमें विरोधाभास का संकल्प बल्कि तुच्छ है, और इसलिए वास्तव में कोई रहस्य नहीं है। इसके अतिरिक्त, यह निश्चित प्रक्षेप पथ के साथ डी ब्रोगली-बोहम चित्र में प्रयोग का विस्तृत विवरण देता है और इस निष्कर्ष पर पहुंचता है कि समय के प्रभाव में कोई पीछे की ओर उपस्तिथ नहीं है।<ref>{{cite journal |arxiv=1707.07884|doi=10.12743/quanta.v8i1.88|title=विलंबित विकल्प क्वांटम इरेज़र को नियंत्रित करना|year=2019|last1=Fankhauser|first1=Johannes|journal=Quanta|volume=8|pages=44–56|s2cid=53574007}}</ref> विलंबित-चयन क्वांटम इरेज़र रेट्रो-कारण विधियों से जानकारी का संचार नहीं करता है क्योंकि यह और सिग्नल लेता है, जिसे ऐसी प्रक्रिया से आना चाहिए जो प्रकाश की गति से अधिक तेज़ नहीं हो सकती है, सिग्नल फोटॉन में सुपरइम्पोज़ किए गए डेटा को सॉर्ट करने के लिए चार धाराएँ जो अपने चार भिन्न -भिन्न डिटेक्शन स्क्रीन पर आइडलर फोटॉन की स्थिति को दर्शाती हैं।                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
प्राथमिक डिटेक्टर पर सिग्नल फोटॉनों का कुल पैटर्न कभी भी हस्तक्षेप नहीं दिखाता है (चित्र 5 देखें), इसलिए केवल सिग्नल फोटॉनों को देखकर यह अनुमान लगाना संभव नहीं है कि निष्क्रिय फोटॉनों का क्या होगा। जोहान्स फैन्खौसर के पेपर में, यह दिखाया गया है कि विलंबित विकल्प क्वांटम इरेज़र प्रयोग बेल-प्रकार के परिदृश्य जैसा दिखता है जिसमें विरोधाभास का संकल्प किंतु तुच्छ है, और इसलिए वास्तव में कोई रहस्य नहीं है। इसके अतिरिक्त, यह निश्चित प्रक्षेप पथ के साथ डी ब्रोगली-बोहम चित्र में प्रयोग का विस्तृत विवरण देता है और इस निष्कर्ष पर पहुंचता है कि समय के प्रभाव में कोई पीछे की ओर उपस्तिथ नहीं है।<ref>{{cite journal |arxiv=1707.07884|doi=10.12743/quanta.v8i1.88|title=विलंबित विकल्प क्वांटम इरेज़र को नियंत्रित करना|year=2019|last1=Fankhauser|first1=Johannes|journal=Quanta|volume=8|pages=44–56|s2cid=53574007}}</ref> विलंबित-चयन क्वांटम इरेज़र रेट्रो-कारण विधियों से जानकारी का संचार नहीं करता है क्योंकि यह और सिग्नल लेता है, जिसे ऐसी प्रक्रिया से आना चाहिए जो प्रकाश की गति से अधिक तेज़ नहीं हो सकती है, सिग्नल फोटॉन में सुपरइम्पोज़ किए गए डेटा को सॉर्ट करने के लिए चार धाराएँ जो अपने चार भिन्न -भिन्न डिटेक्शन स्क्रीन पर आइडलर फोटॉन की स्थिति को दर्शाती हैं।                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               


वास्तव में, फिलिप एबरहार्ड द्वारा सिद्ध प्रमेय से पता चलता है कि यदि [[क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत]] के स्वीकृत समीकरण सही हैं, तो क्वांटम प्रभावों का उपयोग करके प्रयोगात्मक रूप से कार्य-कारण का उल्लंघन करना कभी भी संभव नहीं होना चाहिए।<ref>{{cite journal | last = Eberhard | first = Phillippe H. |author2=Ronald R. Ross | title = क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत प्रकाश से भी तेज़ संचार प्रदान नहीं कर सकता| journal = Foundations of Physics Letters | volume = 2 | issue = 2 | pages =127–149 | year = 1989 | doi = 10.1007/BF00696109 | bibcode=1989FoPhL...2..127E| s2cid = 123217211 | url = http://www.escholarship.org/uc/item/5604n7md }}</ref> सशर्त संभावनाओं की भूमिका पर जोर देने वाले उपचार के लिए (संदर्भ देखें<ref>{{cite arXiv |eprint=1007.3977|last1=Gaasbeek|first1=Bram|title=विलंबित चयन प्रयोगों का रहस्योद्घाटन|class=quant-ph|year=2010}}</ref>।                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     
वास्तव में, फिलिप एबरहार्ड द्वारा सिद्ध प्रमेय से पता चलता है कि यदि [[क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत]] के स्वीकृत समीकरण सही हैं, तो क्वांटम प्रभावों का उपयोग करके प्रयोगात्मक रूप से कार्य-कारण का उल्लंघन करना कभी भी संभव नहीं होना चाहिए।<ref>{{cite journal | last = Eberhard | first = Phillippe H. |author2=Ronald R. Ross | title = क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत प्रकाश से भी तेज़ संचार प्रदान नहीं कर सकता| journal = Foundations of Physics Letters | volume = 2 | issue = 2 | pages =127–149 | year = 1989 | doi = 10.1007/BF00696109 | bibcode=1989FoPhL...2..127E| s2cid = 123217211 | url = http://www.escholarship.org/uc/item/5604n7md }}</ref> सशर्त संभावनाओं की भूमिका पर जोर देने वाले उपचार के लिए (संदर्भ देखें<ref>{{cite arXiv |eprint=1007.3977|last1=Gaasbeek|first1=Bram|title=विलंबित चयन प्रयोगों का रहस्योद्घाटन|class=quant-ph|year=2010}}</ref>।                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     
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किम एट अल के अनेक परिशोधन और विस्तार। विलंबित-पसंद क्वांटम इरेज़र का प्रदर्शन या प्रस्ताव किया गया है। यहां केवल रिपोर्टों और प्रस्तावों का छोटा सा नमूना दिया गया है
किम एट अल के अनेक परिशोधन और विस्तार। विलंबित-पसंद क्वांटम इरेज़र का प्रदर्शन या प्रस्ताव किया गया है। यहां केवल रिपोर्टों और प्रस्तावों का छोटा सा नमूना दिया गया है


स्कार्सेली एट अल. (2007) ने दो-फोटॉन इमेजिंग योजना के आधार पर विलंबित-पसंद क्वांटम-इरेज़र प्रयोग पर रिपोर्ट दी। डबल-स्लिट के माध्यम से पारित फोटॉन का पता लगाने के पश्चात , उसके दूर के उलझे हुए जुड़वां के माप से किस-पथ की जानकारी को मिटाने या न मिटाने के लिए यादृच्छिक विलंबित विकल्प बनाया गया था; फोटॉन के कण-जैसे और तरंग-जैसे व्यवहार को संयुक्त डिटेक्टरों के केवल सेट द्वारा साथ और क्रमशः दर्ज किया गया था।<ref name=Scarcelli2007>{{cite journal |last=Scarcelli |first=G. |author2=Zhou, Y. |author3=Shih, Y. |title=दो-फोटॉन इमेजिंग के माध्यम से यादृच्छिक विलंबित-पसंद क्वांटम इरेज़र|journal=The European Physical Journal D |year=2007 |volume=44 |issue=1 |pages=167–173 |arxiv=quant-ph/0512207 |bibcode = 2007EPJD...44..167S |doi = 10.1140/epjd/e2007-00164-y |s2cid=10267634 }}</ref>
स्कार्सेली एट अल. (2007) ने दो-फोटॉन इमेजिंग योजना के आधार पर विलंबित-पसंद क्वांटम-इरेज़र प्रयोग पर रिपोर्ट दी। डबल-स्लिट के माध्यम से पारित फोटॉन का पता लगाने के पश्चात , उसके दूर के उलझे हुए जुड़वां के माप से किस-पथ की जानकारी को मिटाने या न मिटाने के लिए यादृच्छिक विलंबित विकल्प बनाया गया था; फोटॉन के कण-जैसे और तरंग-जैसे व्यवहार को संयुक्त डिटेक्टरों के केवल सेट द्वारा साथ और क्रमशः अंकित किया गया था।<ref name=Scarcelli2007>{{cite journal |last=Scarcelli |first=G. |author2=Zhou, Y. |author3=Shih, Y. |title=दो-फोटॉन इमेजिंग के माध्यम से यादृच्छिक विलंबित-पसंद क्वांटम इरेज़र|journal=The European Physical Journal D |year=2007 |volume=44 |issue=1 |pages=167–173 |arxiv=quant-ph/0512207 |bibcode = 2007EPJD...44..167S |doi = 10.1140/epjd/e2007-00164-y |s2cid=10267634 }}</ref>


पेरुज़ो एट अल. (2012) ने क्वांटम-नियंत्रित बीम स्प्लिटर पर आधारित क्वांटम विलंबित-चयन प्रयोग पर रिपोर्ट दी है, जिसमें कण और तरंग व्यवहार की साथ जांच की गई थी। फोटॉन के व्यवहार की क्वांटम प्रकृति का परीक्षण बेल असमानता के साथ किया गया, जिसने पर्यवेक्षक की विलंबित पसंद को प्रतिस्थापित कर दिया।<ref name="Peruzzo2012">{{cite journal |last=Peruzzo |first=A. |author2=Shadbolt, P. |author3=Brunner, N. |author4=Popescu, S. |author5= O'Brien, J. L. |title=एक क्वांटम विलंबित-विकल्प प्रयोग|journal=Science |year=2012 |volume=338 |issue=6107|pages=634–637 |arxiv = 1205.4926 |bibcode = 2012Sci...338..634P |doi = 10.1126/science.1226719 |pmid=23118183|s2cid=3725159 }}</ref>
पेरुज़ो एट अल. (2012) ने क्वांटम-नियंत्रित बीम स्प्लिटर पर आधारित क्वांटम विलंबित-चयन प्रयोग पर रिपोर्ट दी है, जिसमें कण और तरंग व्यवहार की साथ जांच की गई थी। फोटॉन के व्यवहार की क्वांटम प्रकृति का परीक्षण बेल असमानता के साथ किया गया, जिसने पर्यवेक्षक की विलंबित पसंद को प्रतिस्थापित कर दिया।<ref name="Peruzzo2012">{{cite journal |last=Peruzzo |first=A. |author2=Shadbolt, P. |author3=Brunner, N. |author4=Popescu, S. |author5= O'Brien, J. L. |title=एक क्वांटम विलंबित-विकल्प प्रयोग|journal=Science |year=2012 |volume=338 |issue=6107|pages=634–637 |arxiv = 1205.4926 |bibcode = 2012Sci...338..634P |doi = 10.1126/science.1226719 |pmid=23118183|s2cid=3725159 }}</ref>


रेजाई एट अल. (2018) ने हांग-ओउ-मंडेल प्रभाव|हांग-ओउ-मंडेल हस्तक्षेप को विलंबित विकल्प क्वांटम इरेज़र के साथ जोड़ दिया है। वह बीम-स्प्लिटर पर दो असंगत फोटॉन लगाते हैं, जिससे कोई हस्तक्षेप पैटर्न नहीं देखा जा सके। जब आउटपुट पोर्ट की निगरानी एकीकृत विधियों से की जाती है (अर्थात सभी क्लिकों की गिनती करते हुए), तो कोई हस्तक्षेप नहीं होता है। केवल जब आने वाले फोटॉनों का ध्रुवीकरण विश्लेषण किया जाता है और सही उपसमुच्चय का चयन किया जाता है, तो हांग-ओ-मंडेल प्रभाव के रूप में क्वांटम हस्तक्षेप होता है। हांग-ओ-मंडेल डिप होता है।<ref name="Rezai2018">{{cite journal |last=Rezai |first=M. |author2=Wrachtrup, J. |author3=Gerhardt, I. |title=क्वांटम नेटवर्क के लिए आणविक एकल फोटॉनों की सुसंगतता गुण|journal=Physical Review X |year=2018 |volume=8|issue=3|pages=031026|doi=10.1103/PhysRevX.8.031026|bibcode=2018PhRvX...8c1026R |doi-access=free }}</ref>
रेजाई एट अल. (2018) ने हांग-ओउ-मंडेल प्रभाव|हांग-ओउ-मंडेल हस्तक्षेप को विलंबित विकल्प क्वांटम इरेज़र के साथ जोड़ दिया है। वह बीम-स्प्लिटर पर दो असंगत फोटॉन लगाते हैं, जिससे कोई हस्तक्षेप पैटर्न नहीं देखा जा सकता है। जब आउटपुट पोर्ट की निगरानी एकीकृत विधियों से की जाती है (अर्थात सभी क्लिकों की गिनती करते हुए), तो कोई हस्तक्षेप नहीं होता है। केवल जब आने वाले फोटॉनों का ध्रुवीकरण विश्लेषण किया जाता है और सही उपसमुच्चय का चयन किया जाता है, तो हांग-ओ-मंडेल प्रभाव के रूप में क्वांटम हस्तक्षेप होता है। हांग-ओ-मंडेल डिप होता है।<ref name="Rezai2018">{{cite journal |last=Rezai |first=M. |author2=Wrachtrup, J. |author3=Gerhardt, I. |title=क्वांटम नेटवर्क के लिए आणविक एकल फोटॉनों की सुसंगतता गुण|journal=Physical Review X |year=2018 |volume=8|issue=3|pages=031026|doi=10.1103/PhysRevX.8.031026|bibcode=2018PhRvX...8c1026R |doi-access=free }}</ref>


सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक मच-ज़ेन्डर इंटरफेरोमीटर (एमजेडआई) के निर्माण ने क्वांटम-इरेज़र प्रयोगों के इलेक्ट्रॉनिक संस्करणों में उनका उपयोग करने के प्रस्तावों को जन्म दिया है। यह डिटेक्टर के रूप में कार्य करने वाले दूसरे इलेक्ट्रॉनिक एमजेडआई के साथ कूलम्ब युग्मन द्वारा प्राप्त किया जाएगा।<ref name="Dressel2012">{{cite journal |last=Dressel |first=J. |author2=Choi, Y. |author3=Jordan, A. N. |title=युग्मित इलेक्ट्रॉनिक मच-ज़ेन्डर इंटरफेरोमीटर के साथ किस-पथ की जानकारी को मापना|journal=Physical Review B |year=2012 |volume=85 |issue=4 |page=045320 |arxiv=1105.2587|doi=10.1103/physrevb.85.045320|s2cid=110142737 }}</ref>
सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक मच-ज़ेन्डर इंटरफेरोमीटर (एमजेडआई) के निर्माण ने क्वांटम-इरेज़र प्रयोगों के इलेक्ट्रॉनिक संस्करणों में उनका उपयोग करने के प्रस्तावों को जन्म दिया है। यह डिटेक्टर के रूप में कार्य करने वाले दूसरे इलेक्ट्रॉनिक एमजेडआई के साथ कूलम्ब युग्मन द्वारा प्राप्त किया जाएगा।<ref name="Dressel2012">{{cite journal |last=Dressel |first=J. |author2=Choi, Y. |author3=Jordan, A. N. |title=युग्मित इलेक्ट्रॉनिक मच-ज़ेन्डर इंटरफेरोमीटर के साथ किस-पथ की जानकारी को मापना|journal=Physical Review B |year=2012 |volume=85 |issue=4 |page=045320 |arxiv=1105.2587|doi=10.1103/physrevb.85.045320|s2cid=110142737 }}</ref>
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* [https://www.youtube.com/watch?v=H6HLjpj4Nt4 Delayed Choice Quantum Eraser Experiment Explained], YouTube (with an explanation of the experiment by Kim et al. in minutes 3:31 to 9:09)
* [https://www.youtube.com/watch?v=H6HLjpj4Nt4 Delayed Choice Quantum Eraser Experiment Explained], YouTube (with an explanation of the experiment by Kim et al. in minutes 3:31 to 9:09)
* {{cite journal |arxiv=1707.07884|doi=10.12743/quanta.v8i1.88|title=Taming the Delayed Choice Quantum Eraser|year=2019|last1=Fankhauser|first1=Johannes|journal=Quanta|volume=8|pages=44–56|s2cid=53574007}}
* {{cite journal |arxiv=1707.07884|doi=10.12743/quanta.v8i1.88|title=Taming the Delayed Choice Quantum Eraser|year=2019|last1=Fankhauser|first1=Johannes|journal=Quanta|volume=8|pages=44–56|s2cid=53574007}}
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{{DEFAULTSORT:Delayed Choice Quantum Eraser}}[[Category: भौतिकी के प्रयोग]] [[Category: क्वांटम माप]]  
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Latest revision as of 10:17, 26 November 2023

विलंबित-चयन क्वांटम इरेज़र प्रयोग, जिसे सबसे पहले यूं-हो किम, आर. यू, एस. पी. कुलिक, वाई. एच. शिह और मार्लान ओ. स्कली द्वारा प्रस्तुत किया गया था।[1] और 1998 की प्रारंभ में इसकी रिपोर्ट दी गई थी, कि यह क्वांटम इरेज़र प्रयोग पर विस्तार है जिसमें जॉन आर्चीबाल्ड व्हीलर के व्हीलर के विलंबित-पसंद प्रयोग या विलंबित-पसंद प्रयोग में विचार की गई अवधारणाओं को उपस्तिथि किया गया है। यह प्रयोग क्वांटम यांत्रिकी में प्रसिद्ध डबल-स्लिट प्रयोग के विशिष्ट परिणामों के साथ-साथ क्वांटम अस्पष्ट के परिणामों की जांच करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

विलंबित-चयन क्वांटम इरेज़र प्रयोग विरोधाभास की जांच करता है। यदि कोई फोटॉन स्वयं को ऐसे प्रकट करता है जैसे कि वह डिटेक्टर तक ही रास्ते से आया हो, तो सामान्य ज्ञान (जिसे व्हीलर और अन्य चुनौती देते हैं) कहता है कि यह कण के रूप में डबल-स्लिट डिवाइस में प्रवेश कर गया होगा। यदि कोई फोटॉन स्वयं को ऐसे प्रकट करता है तब मानो वह दो अविभाज्य रास्तों से आया हो, तब उसे तरंग के रूप में डबल-स्लिट डिवाइस में प्रवेश करना होगा। तदनुसार, यदि फोटॉन के मध्य उड़ान के समय प्रायोगिक उपकरण परिवर्तित कर दिया जाता है, तो फोटॉन को तरंग या कण होने के बारे में अपनी पूर्व प्रतिबद्धता को संशोधित करना पड़ सकता है। व्हीलर ने बताया कि जब इन धारणाओं को इंटरस्टेलर आयामों के उपकरण पर प्रयुक्त किया जाता है, तो पृथ्वी पर फोटॉन का निरीक्षण करने के विधियों पर अंतिम मिनट में लिया गया निर्णय लाखों या अरबों साल पहले स्थापित स्थिति को परिवर्तित सकता है।

जबकि विलंबित-विकल्प प्रयोगों ने अतीत में होने वाली घटनाओं को परिवर्तित करने के लिए वर्तमान में फोटॉन पर किए गए माप की स्पष्ट क्षमता की पुष्टि की है, इसके लिए क्वांटम यांत्रिकी के गैर-मानक दृष्टिकोण की आवश्यकता है। यदि उड़ान में फोटॉन तथाकथित क्वांटम सुपरइम्पोज़िशन में होने के रूप में क्वांटम यांत्रिकी की व्याख्या करता है, अर्थात यदि इसकी व्याख्या किसी ऐसी चीज के रूप में की जाती है जिसमें कण या तरंग के रूप में प्रकट होने की क्षमता है, लेकिन उड़ान के समय दोनों में से कोई भी नहीं है, तो वहां कोई समय विरोधाभास नहीं है. अवस्थाओं का सुपरपोजिशन क्वांटम यांत्रिकी की मानक व्याख्या है, और वर्तमान के प्रयोगों ने इसका समर्थन किया है।[2][3]


परिचय

बुनियादी डबल-स्लिट प्रयोग में, प्रकाश की किरण (सामान्यतः लेज़र से) दो समानांतर स्लिट एपर्चर द्वारा छेदी गई दीवार की ओर लंबवत निर्देशित होती है। यदि डिटेक्शन स्क्रीन (सफेद कागज की शीट से चार्ज-युग्मित डिवाइस तक कुछ भी) को डबल-स्लिट दीवार के दूसरी तरफ रखा जाता है (दोनों स्लिट से ओवरलैप करने के लिए प्रकाश के लिए पर्याप्त दूरी), प्रकाश और अंधेरे फ्रिंज का पैटर्न देखा जाएगा, पैटर्न जिसे हस्तक्षेप पैटर्न कहा जाता है। अन्य परमाणु-स्तर की इकाइयाँ जैसे कि इलेक्ट्रॉनों, डबल स्लिट की ओर दागे जाने पर समान व्यवहार प्रदर्शित करते पाए जाते हैं।[4] स्रोत की चमक को पर्याप्त रूप से कम करके, हस्तक्षेप पैटर्न बनाने वाले व्यक्तिगत कणों का पता लगाया जा सकता है।[5] हस्तक्षेप पैटर्न के उद्भव से पता चलता है कि स्लिट से गुजरने वाला प्रत्येक कण स्वयं के साथ हस्तक्षेप करता है, और इसलिए कुछ अर्थों में कण ही समय में दोनों स्लिट से गुजर रहे हैं।[6]: 110  यह ऐसा विचार है जो भिन्न -भिन्न वस्तुओं के बारे में हमारे रोजमर्रा के अनुभव का खंडन करता है।

ऐसे प्रसिद्ध विचार के प्रयोग, जिसने क्वांटम यांत्रिकी के इतिहास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है (उदाहरण के लिए, आइंस्टीन-बोह्र बहस या पोस्ट-क्रांति: प्रथम चरण | इस प्रयोग का आइंस्टीन संस्करण पर चर्चा देखें), ने प्रदर्शित किया कि यदि कण डिटेक्टर स्लिट्स पर स्थित हैं, जिससे पता चलता है कि फोटॉन किस स्लिट से गुजरता है, और जहाँ हस्तक्षेप पैटर्न विलुप्त हो जाएगा।[4] तथा यह किस-तरह का प्रयोग पूरकता (भौतिकी) सिद्धांत को दर्शाता है कि फोटॉन कणों या तरंगों के रूप में व्यवहार कर सकते हैं, लेकिन साथ कण और तरंग दोनों के रूप में नहीं देखे जा सकते हैं।[7][8][9] चूँकि, इस प्रयोग की तकनीकी रूप से व्यवहार्य प्राप्ति 1970 के दशक तक प्रस्तावित नहीं की गई थी।[10]

किस-पथ की जानकारी और हस्तक्षेप फ्रिंज की दृश्यता इसलिए पूरक मात्राएं हैं, जिसका अर्थ है कि फोटॉन के पथ के बारे में जानकारी देखी जा सकती है, या हस्तक्षेप फ्रिंज देखी जा सकती है, लेकिन उन दोनों को साथ नहीं देखा जा सकता है। डबल-स्लिट प्रयोग में, पारंपरिक ज्ञान ने माना कि कणों के पथ का अवलोकन अनिवार्य रूप से उन्हें इतना परेशान करता है कि हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत के परिणामस्वरूप हस्तक्षेप पैटर्न को नष्ट कर दिया जाता है।

चूँकि, 1982 में, स्कली और ड्रुहल ने इस व्याख्या में खामी ढूंढी जाती है ।[11] जिसे उन्होंने कणों को बिखेरे बिना किसी पथ की जानकारी प्राप्त करने के लिए क्वांटम इरेज़र का प्रस्ताव रखा था, लेकिन उनमें अनियंत्रित चरण कारकों को उपस्तिथि (सहज पैरामीट्रिक डाउन-रूपांतरण या एसपीडीसी द्वारा) किया जाता है। यह देखने का प्रयास करने के अतिरिक्त कि कौन सा फोटॉन प्रत्येक स्लिट में प्रवेश कर रहा था (इस प्रकार फोटॉन को परेशान कर रहा था), उन्होंने उन्हें जानकारी के साथ चिह्नित करने का प्रस्ताव दिया था, जो कम से कम सिद्धांत रूप में, स्लिट से गुजरने के पश्चात फोटॉन को भिन्न करने की अनुमति देता है। कंही ऐसा न हो कि कोई गलतफहमी हो, तब हस्तक्षेप पैटर्न विलुप्त हो जाता है क्योंकि जब फोटॉन इतने चिह्नित होते हैं तब चरण को मापा नहीं जा सकता है। चूँकि, चरण मापने योग्य है यदि चिह्नित फोटॉन के डबल स्लिट से गुजरने के पश्चात किस-पथ की जानकारी को और अधिक हेरफेर किया जाता है जिससे कौन-से-पथ के चिह्नों को अस्पष्ट किया जा सकता है। और चरण मानों के अनुसार निकाले जाने पर हस्तक्षेप पैटर्न फिर से प्रकट होता है। इस प्रकार 1982 के पश्चात से, अनेक प्रयोगों ने तथाकथित क्वांटम इरेज़र की वैधता का प्रदर्शन किया है।[12][13][14]


सरल क्वांटम-इरेज़र प्रयोग

क्वांटम इरेज़र का सरल संस्करण इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है: जैसे कि फोटॉन या इसकी संभाव्यता तरंग को दो स्लिट्स के मध्य विभाजित करने के अतिरिक्त, फोटॉन को बीम स्प्लिटर के अधीन किया जाता है। यदि कोई फोटॉनों की धारा के संदर्भ में सोचता है जो इस तरह के बीम स्प्लिटर द्वारा व्यवास्तिथ रूप से दो पथों पर जाने के लिए निर्देशित की जाती है जो कि बातचीत से रखी जाती हैं, तब ऐसा प्रतीत होता है कि कोई भी फोटॉन किसी अन्य के साथ या स्वयं के साथ हस्तक्षेप नहीं कर सकता है।

चूँकि, यदि फोटॉन उत्पादन की दर कम कर दी जाती है जिससे किसी भी समय केवल फोटॉन उपकरण में प्रवेश कर रहा है, तब इस प्रकार फोटॉन को केवल पथ के माध्यम से आगे बढ़ना समझना असंभव हो जाता है, क्योंकि जब पथ आउटपुट को पुनर्निर्देशित किया जाता है जिससे वह सामान्य डिटेक्टर या डिटेक्टरों पर मेल खाते है, तब हस्तक्षेप की घटनाएं सामने आती हैं। यह दो-स्लिट उपकरण में फोटॉन की कल्पना करने के समान है: तदापि यह फोटॉन है, फिर भी यह किसी तरह दोनों स्लिटों के साथ इंटरैक्ट करता है।

चित्र 1. प्रयोग जो फोटॉन पथ के विलंबित निर्धारण को दर्शाता है

चित्र 1 में दो आरेखों में, कि फोटॉन पीले तारे के प्रतीक लेजर से निरंतर उत्सर्जित होते रहते हैं। वह इस प्रकार 50% बीम स्प्लिटर (हरा ब्लॉक) से गुजरते रहते हैं जो कि 1/2 फोटॉन को प्रतिबिंबित या संचारित करता है। तथा परावर्तित या प्रसारित फोटॉन लाल या नीली रेखाओं द्वारा दर्शाए गए दो संभावित पथों के साथ यात्रा करते हैं।

इस प्रकार के शीर्ष आरेख में, ऐसा लगता है कि जैसे फोटॉनों के प्रक्षेप पथ ज्ञात होते हैं: वैसे ही यदि कोई फोटॉन उपकरण के शीर्ष से निकलता है, तब ऐसा लगता है जैसे कि मानो वह नीले रास्ते से आया हो, और यदि वह उपकरण के किनारे से निकलता है, तब ऐसा लगता है जैसे कि मानो उसे लाल रास्ते से आना पड़ा हो। चूँकि, यह ध्यान रखना ज़रूरी है कि फोटॉन का पता चलने तक पथों की सुपरपोज़िशन में है। उपरोक्त धारणा - कि इसे 'किसी भी रास्ते से आना था' - 'पृथक्करण भ्रांति' का रूप है।

इस प्रकार के निचले आरेख में, शीर्ष दाईं ओर दूसरा बीम स्प्लिटर प्रस्तुत किया गया है। यह लाल और नीले पथों के अनुरूप किरणों को पुनः संयोजित करता है। दूसरे बीम स्प्लिटर को प्रारंभ करके, सोचने का सामान्य विधि यह है कि पथ की जानकारी मिटा दी गई है। चूँकि, हमें सावधान रहना होगा, क्योंकि यह नहीं माना जा सकता कि फोटॉन 'वास्तव में' या दूसरे रास्ते पर चला गया है। तब बीमों को पुनः संयोजित करने से प्रत्येक निकास पोर्ट के ठीक आगे स्थित डिटेक्शन स्क्रीन पर हस्तक्षेप की घटना होती है। तथा दाईं ओर कौन सा विवाद है यह भी सुदृढीकरण प्रदर्शित करता है, और शीर्ष की ओर कौन सा विवाद रद्दीकरण प्रदर्शित करता है। चूँकि यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि सचित्र इंटरफेरोमीटर प्रभाव शुद्ध अवस्था में केवल फोटॉन पर प्रयुक्त होते हैं। उलझे हुए फोटॉन की जोड़ी के साथ कार्य करते समय, इंटरफेरोमीटर का सामना करने वाला फोटॉन मिश्रित अवस्था में होना चाहिए, और डेटा के उचित उपसमूह का चयन करने के लिए संयोग की गिनती के बिना कोई दृश्यमान हस्तक्षेप पैटर्न नहीं होना चाहिए ।[15]


विलंबित चयन

वर्तमान क्वांटम-इरेज़र प्रयोगों के प्राथमिक अग्रदूतों जैसे कि ऊपर वर्णित सरल क्वांटम इरेज़र में सीधी शास्त्रीय-तरंग व्याख्याएँ हैं। वास्तव में, यह तर्क दिया जा सकता है कि इस प्रयोग के बारे में विशेष रूप से कुछ भी नहीं है।[16] फिर भी, जॉर्डन ने पत्राचार सिद्धांत के आधार पर तर्क दिया है कि मौलिक स्पष्टीकरण के अस्तित्व के अतिरिक्त, उपरोक्त जैसे प्रथम-क्रम हस्तक्षेप प्रयोगों को सच्चे क्वांटम इरेज़र के रूप में व्याख्या किया जा सकता है।[17]

ये पूर्ववर्ती एकल-फोटॉन हस्तक्षेप का उपयोग करते हैं। चूँकि, उलझे हुए फोटॉन का उपयोग करने वाले क्वांटम इरेज़र के संस्करण आंतरिक रूप से गैर-मौलिक हैं। उसके कारण, क्वांटम बनाम मौलिक व्याख्या के संबंध में किसी भी संभावित अस्पष्टता से बचने के लिए, अधिकांश प्रयोगकर्ताओं ने बिना किसी मौलिक एनालॉग के क्वांटम इरेज़र प्रदर्शित करने के लिए गैर-मौलिक उलझे-फोटॉन प्रकाश स्रोतों का उपयोग करने का विकल्प चुना है।

इसके अतिरिक्त, उलझे हुए फोटॉन का उपयोग क्वांटम इरेज़र के संस्करणों के डिजाइन और कार्यान्वयन को सक्षम बनाता है जो एकल-फोटॉन हस्तक्षेप के साथ प्राप्त करना असंभव है, जैसे विलंबित-पसंद क्वांटम इरेज़र, जो इस लेख का विषय प्राप्त करना असंभव है।

किम एट अल का प्रयोग. (1999)

चित्र 2. किम एट अल के विलंबित-पसंद क्वांटम-इरेज़र प्रयोग का सेटअप। डिटेक्टर D0 चलायमान है

प्रयोगात्मक सेटअप, किम एट अल में विस्तार से वर्णित है।[1] चित्र 2 में दिखाया गया है। कि आर्गन लेजर व्यक्तिगत 351.1 एनएम फोटॉन उत्पन्न करता है जो डबल-स्लिट उपकरण (आरेख के ऊपरी बाएं कोने में लंबवत काली रेखा) से गुजरता है।

व्यक्तिगत फोटॉन दो स्लिटों में से (या दोनों) से होकर गुजरता है। चित्रण में, फोटॉन पथ को लाल या हल्के नीले रंग की रेखाओं के रूप में रंग-कोडित का उपयोग किया गया है जिससे यह सांकेतिक किया जा सके कि फोटॉन किस स्लिट से होकर आया है (लाल स्लिट A को सांकेतिक करता है, हल्का नीला स्लिट B को सांकेतिक करता है)।

अब तक, यह प्रयोग पारंपरिक दो-स्लिट प्रयोग की तरह है। चूँकि, स्लिट के पश्चात, उलझी हुई दो-फोटॉन स्थिति तैयार करने के लिए सहज पैरामीट्रिक डाउन-रूपांतरण (एसपीडीसी) का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार यह नॉनलाइनियर ऑप्टिकल क्रिस्टल बीबीओ (बीटा बेरियम बोरेट) द्वारा किया जाता है जो फोटॉन (किसी भी स्लिट से) को मूल फोटॉन की 1/2 आवृत्ति के साथ दो समान, ऑर्थोगोनली ध्रुवीकृत क्वांटम अस्पष्ट फोटॉन में परिवर्तित करता है। इन ऑर्थोगोनली ध्रुवीकृत फोटॉनों द्वारा अपनाए गए पथ ग्लेन-थॉम्पसन प्रिज्म द्वारा भिन्न हो जाते हैं।

इन 702.2 एनएम फोटॉन में से है जिसे सिग्नल फोटॉन कहा जाता है (ग्लान-थॉम्पसन प्रिज्म से ऊपर की ओर जाने वाली लाल और हल्की-नीली रेखाओं को देखें) D0 नामक लक्ष्य डिटेक्टर तक जारी रहता है. इसके प्रयोग के समय, डिटेक्टर D0 इसके x अक्ष के साथ स्कैन किया जाता है, तब इसकी गति स्टेप मोटर द्वारा नियंत्रित होती है। D0 बनाम x द्वारा पता लगाए गए सिग्नल फोटॉन गणना का प्लॉट की जांच यह पता लगाने के लिए की जा सकती है कि संचयी संकेत हस्तक्षेप पैटर्न बनाता है या नहीं बनता है ।

अन्य उलझा हुआ फोटॉन, जिसे आइडलर फोटॉन कहा जाता है (ग्लेन-थॉम्पसन प्रिज्म से नीचे की ओर जाने वाली लाल और हल्की-नीली रेखाओं को देखें), प्रिज्म पीएस द्वारा विक्षेपित होता है जो इसे भिन्न -भिन्न रास्तों पर भेजता है, यह इस पर निर्भर करता है कि यह स्लिट A या स्लिट B से आया है या नहीं।

पथ विभाजन से कुछ सीमा तक परे, आइडलर फोटॉन बीम स्प्लिटर्स BSa, BSb, और BSc का सामना करना पड़ता है, जिनमें से प्रत्येक के पास आइडलर फोटॉन को गुजरने की अनुमति देने की 50% संभावना होती है और इसे प्रतिबिंबित करने की 50% संभावना है। Ma और Mb दर्पण हैं.

चित्र 3. x अक्ष: D की स्थिति0. y अक्ष: D के मध्य संयुक्त पहचान दर0 और डी1, डी2, डी3, डी4 (आर01, आर02, आर03, आर04). आर04 किम लेख में प्रदान नहीं किया गया है और उनके मौखिक विवरण के अनुसार प्रदान किया गया है।
चित्र 4. D0 और D1, D2, D3, D4(R01, R02, R03, R04) के मध्य संयुक्त रूप से पता लगाए गए फोटॉन की सिम्युलेटेड रिकॉर्डिंग

बीम स्प्लिटर और दर्पण आइडलर फोटॉनों को D1, D2, D3 और D4 लेबल वाले डिटेक्टरों की ओर निर्देशित करते हैं. ध्यान दें कि:

  • यदि डिटेक्टर D3 पर आइडलर फोटॉन रिकॉर्ड किया जाता है, यह केवल स्लिट B से आ सकता है।
  • यदि डिटेक्टर D4 पर आइडलर फोटॉन रिकॉर्ड किया जाता है यह केवल स्लिट A से आ सकता है।
  • यदि डिटेक्टर D1 या D2, पर आइडलर फोटॉन का पता लगाया जाता है यह स्लिट A या स्लिट B से आया होगा।
  • ऑप्टिकल पथ की लंबाई स्लिट से D1 तक मापी गई, D2, D3, और D4 स्लिट से D0 तक ऑप्टिकल पथ की लंबाई से 2.5 मीटर लंबा है. इसका अर्थ यह है कि कोई भी जानकारी जो कोई आइडलर फोटॉन से सीख सकता है, वह उसके उलझे हुए सिग्नल फोटॉन से सीखी गई जानकारी से लगभग 8 एनएस पश्चात की होनी चाहिए थी ।

इस प्रकार D3 या D4 द्वारा आइडलर फोटॉन का पता लगाना विलंबित कौन-से-पथ की जानकारी प्रदान करता है जो यह दर्शाता है कि सिग्नल फोटॉन जिसके साथ यह उलझा हुआ है, स्लिट A या B से गुजरा है। दूसरी ओर, D1 या D2 द्वारा आइडलर फोटॉन का पता लगाना विलंबित संकेत प्रदान करता है कि ऐसी जानकारी इसके उलझे हुए सिग्नल फोटॉन के लिए उपलब्ध नहीं है। जहाँ तक आइडलर फोटॉन से पहले संभावित रूप से किस पथ की जानकारी उपलब्ध थी, यह कहा जाता है कि जानकारी को विलंबित विलोपन के अधीन किया गया है।

संयोग गणना (भौतिकी) का उपयोग करके, प्रयोगकर्ता उलझे हुए सिग्नल को फोटो-ध्वनि से भिन्न करने में सक्षम थे, केवल उन घटनाओं को रिकॉर्ड कर रहे थे जहां सिग्नल और आइडलर फोटॉन दोनों का पता लगाया गया था (8 एनएस देरी की भरपाई के पश्चात )। चित्र 3 और 4 देखें।

  • जब प्रयोगकर्ताओं ने सिग्नल फोटॉन को देखा, जिनके उलझे हुए आइडलर D1 या D2 पर पाए गए थे, उन्होंने हस्तक्षेप पैटर्न का पता लगाया था।
  • चूँकि, जब उन्होंने सिग्नल फोटॉन को देखा, जिनके उलझे हुए आइडलर D3 या D4 पर पाए गए थे, उन्होंने बिना किसी हस्तक्षेप के सरल विवर्तन पैटर्न का पता लगाया था।

महत्व

यह परिणाम डबल-स्लिट प्रयोग के समान है क्योंकि चरण मान R01 या R02 के अनुसार निकाले जाने पर हस्तक्षेप देखा जाता है. ध्यान दें कि यदि पथ ज्ञात है कि फोटॉन किस स्लिट से उत्पन्न होता है तो चरण को मापा नहीं जा सकता है।

चित्र 5. D0 पर सिग्नल फोटॉन का वितरण इसकी तुलना डिजिटल बिलबोर्ड पर बल्बों के वितरण से की जा सकती है। जब सभी बल्ब जलाए जाते हैं, तो बिलबोर्ड छवि का कोई पैटर्न प्रकट नहीं करता है, जिसे केवल कुछ बल्बों को संवर्त करके ही पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। इसी प्रकार D0 पर सिग्नल फोटॉन के मध्य हस्तक्षेप पैटर्न या नो-इंटरफेरेंस पैटर्न कुछ सिग्नल फोटॉन को संवर्त करने (या अनदेखा करने) के पश्चात ही पुनर्प्राप्त किया जा सकता है और पैटर्न को पुनर्प्राप्त करने के लिए कौन से सिग्नल फोटॉन को अनदेखा किया जाना चाहिए, यह जानकारी केवल डिटेक्टरों में संबंधित उलझे हुए आइडलर D1 से D4फोटॉन को देखकर प्राप्त की जा सकती है।.

चूँकि, जो बात इस प्रयोग को संभवतः आश्चर्यजनक बनाती है वह यह है कि, क्लासिक डबल-स्लिट प्रयोग के विपरीत, आइडलर की किस-पथ की जानकारी को संरक्षित करने या मिटाने का विकल्प सिग्नल फोटॉन की स्थिति के 8 एनएस तक नहीं बनाया गया था। पहले ही D0 द्वारा मापा जा चुका है.

D0 पर सिग्नल फोटॉनों का पता लगाना सामान्यतः कौन-से पथ की कोई जानकारी नहीं मिलती है। D3 या D4 पर आइडलर फोटॉनों का पता लगाना, जो किस-पथ की जानकारी प्रदान करता है, इसका अर्थ है कि D0 पर सिग्नल फोटॉनों के संयुक्त रूप से पता लगाए गए उपसमूह में कोई हस्तक्षेप पैटर्न नहीं देखा जा सकता है. इसी तरह, D1 या D2 पर आइडलर फोटॉन का पता लगाना, जो किस-पथ की जानकारी प्रदान नहीं करता है, इसका अर्थ है कि D0 पर सिग्नल फोटॉन के संयुक्त रूप से पता लगाए गए उपसमूह में हस्तक्षेप पैटर्न देखा जा सकता है.

दूसरे शब्दों में, तदापि आइडलर फोटॉन को उसके उलझे हुए सिग्नल फोटॉन के D0 पर पहुंचने के लंबे समय पश्चात तक नहीं देखा जाता है तथा इसके पश्चात वाले के लिए छोटे ऑप्टिकल पथ के कारण, D0 पर हस्तक्षेप इस बात से निर्धारित होता है कि क्या सिग्नल फोटॉन के उलझे हुए आइडलर फोटॉन को डिटेक्टर पर पता लगाया जाता है जो इसकी किस-पथ की जानकारी (D3 या D4) को संरक्षित करता है या डिटेक्टर पर जो इसकी किस-पथ की जानकारी (D1 या D2) मिटा देता है

कुछ लोगों ने इस परिणाम की व्याख्या इस अर्थ में की है कि आइडलर फोटॉन के पथ का निरीक्षण करने या न करने का विलंबित विकल्प अतीत में किसी घटना के परिणाम को परिवर्तित कर देता है।[18][19] विशेष रूप से ध्यान दें कि हस्तक्षेप पैटर्न को केवल आइडलर्स का पता चलने के पश्चात ही अवलोकन के लिए निकाला जा सकता है (अर्थात , D1 या D2 पर).

D0 पर सभी सिग्नल फोटॉनों का कुल पैटर्न, जिनके उलझे हुए आइडलर अनेक भिन्न -भिन्न डिटेक्टरों के पास गए, वह आइडलर फोटॉन के साथ चाहे कुछ भी हो कभी भी हस्तक्षेप नहीं दिखाएगा।[20] R01, R02, R03, R04 के ग्राफ़ को देखकर यह अंदाज़ा लगाया जा सकता है कि यह कैसे कार्य करता है और यह देखते हुए कि R01 , R02 की चोटियाँ के गर्त के साथ पंक्तिबद्ध करें (अर्थात दो हस्तक्षेप फ्रिंजों के मध्य π चरण परिवर्तित होता है व उपस्तिथ होता है)। R03 एकल अधिकतम दर्शाता है, और R04, जो प्रयोगात्मक रूप से R03 के समान है समतुल्य परिणाम दिखाएगा. संयोग काउंटर की सहायता से फ़िल्टर किए गए उलझे हुए फोटॉनों को प्रयोग से उपलब्ध साक्ष्य का दृश्य प्रभाव देने के लिए चित्र 5 में अनुकरण किया गया है। D0 में, सभी सहसंबद्ध गणनाओं का योग हस्तक्षेप नहीं दिखाएगा। यदि सभी फोटॉन D0 पर पहुंचते हैं यदि इसे ग्राफ़ पर प्लॉट किया जाए, तो किसी को केवल चमकीला केंद्रीय बैंड दिखाई देगा।

निहितार्थ

प्रतिकारक

विलंबित-विकल्प प्रयोग समय और समय अनुक्रमों के बारे में प्रश्न उठाते हैं, और इस प्रकार समय और कारण अनुक्रम के सामान्य विचारों को प्रश्न में लाते हैं। यदि D1, D2, D3, D4 घटनाएँ D0 पर परिणाम निर्धारित करती हैं, तब प्रभाव कारण से पहले प्रतीत होता है। यदि आइडलर प्रकाश पथ को इतना बढ़ा दिया जाए कि D1, D2, D3, या D4 पर फोटॉन दिखाई देने में 1 वर्ष लग जाता है, तब जब फोटॉन इन डिटेक्टरों में से एक में दिखाई देने लगता है, तब यह सिग्नल फोटॉन को 1 साल पहले निश्चित मोड में दिखाने का कारण बनाया जायेगा और वैकल्पिक रूप से, आइडलर फोटॉन के भविष्य के भाग्य का ज्ञान सिग्नल फोटॉन की गतिविधि को उसके वर्तमान में निर्धारित करेगा। अर्थात इनमें से कोई भी विचार कार्य-कारण की सामान्य मानवीय अपेक्षा के अनुरूप नहीं है। चूँकि, भविष्य का ज्ञान, जो छिपा हुआ वेरिएबल होगा, उसे इस प्रकार के प्रयोगों में अस्वीकार कर दिया गया था।[21]

ऐसे प्रयोग जिनमें क्वांटम अस्पष्ट उपस्तिथि है, ऐसी घटनाएं प्रदर्शित करते हैं जो कुछ लोगों को कारण अनुक्रम के बारे में उनके सामान्य विचारों पर संदेह कर सकती हैं। विलंबित-चयन क्वांटम इरेज़र में, डी पर हस्तक्षेप पैटर्न बनेगा0 तदापि इसे बनाने वाले फोटॉनों से संबंधित कौन सा पथ डेटा प्राथमिक डिटेक्टर से टकराने वाले सिग्नल फोटॉनों की तुलना में पश्चात में मिटाया जाता है। न केवल प्रयोग की वह विशेषता हैरान करने वाली है; D0 सिद्धांत रूप में, कम से कम, ब्रह्मांड के तरफ हो सकते हैं, और अन्य चार डिटेक्टर ब्रह्मांड के दूसरी तरफ एक-दूसरे के सामने हो सकते हैं।[22]: 197f 

सर्वसम्मति: कोई पूर्वकारण नहीं

चूँकि, हस्तक्षेप पैटर्न को केवल बार पूर्वव्यापी रूप से देखा जा सकता है जब आइडलर फोटॉन का पता लगाया गया है और प्रयोगकर्ता के पास उनके बारे में जानकारी उपलब्ध है, हस्तक्षेप पैटर्न तब देखा जा सकता है जब प्रयोगकर्ता सिग्नल फोटॉन के विशेष उपसमूह को देखता है जो विशेष डिटेक्टरों के पास गए आइडलर से मेल खाते थे।[22]: 197 

इसके अतिरिक्त , यह देखा गया है कि यदि उलझे हुए सिग्नल और आइडलर फोटॉन की स्थिति पर टिप्पणियों के प्रभावों को उनके ऐतिहासिक क्रम में माना जाता है, तो स्पष्ट पूर्वव्यापी कार्रवाई गायब हो जाती है। विशेष रूप से, ऐसे स्थिति में जब D0 पर पता लगाने से पहले किस तरह की जानकारी का पता लगाना/हटाना होता है, तो मानक सरलीकृत स्पष्टीकरण कहता है "डिटेक्टर Di, जिस पर आइडलर फोटॉन का पता लगाया जाता है, सिग्नल फोटॉन के लिए D0 पर संभाव्यता वितरण निर्धारित करता है" . इसी प्रकार, ऐसे स्थिति में जब D0 आइडलर फोटॉन का पता लगाने से पहले होता है, तो निम्नलिखित विवरण उतना ही स्पष्ट होता है: "पता लगाए गए सिग्नल फोटॉन की D0 पर स्थिति आइडलर फोटॉन के D1, D2, D3 या D4 में से किसी एक से टकराने की संभावनाओं को निर्धारित करती है। ". ये सहज कारण विधि से उलझे हुए फोटॉन के अवलोकनों के सहसंबंधों को तैयार करने के समकक्ष विधि हैं, इसलिए कोई उनमें से किसी एक को चुन सकता है (विशेष रूप से, वह जहां कारण परिणाम से पहले होता है और स्पष्टीकरण में कोई प्रतिगामी कार्रवाई दिखाई नहीं देती है)।

प्राथमिक डिटेक्टर पर सिग्नल फोटॉनों का कुल पैटर्न कभी भी हस्तक्षेप नहीं दिखाता है (चित्र 5 देखें), इसलिए केवल सिग्नल फोटॉनों को देखकर यह अनुमान लगाना संभव नहीं है कि निष्क्रिय फोटॉनों का क्या होगा। जोहान्स फैन्खौसर के पेपर में, यह दिखाया गया है कि विलंबित विकल्प क्वांटम इरेज़र प्रयोग बेल-प्रकार के परिदृश्य जैसा दिखता है जिसमें विरोधाभास का संकल्प किंतु तुच्छ है, और इसलिए वास्तव में कोई रहस्य नहीं है। इसके अतिरिक्त, यह निश्चित प्रक्षेप पथ के साथ डी ब्रोगली-बोहम चित्र में प्रयोग का विस्तृत विवरण देता है और इस निष्कर्ष पर पहुंचता है कि समय के प्रभाव में कोई पीछे की ओर उपस्तिथ नहीं है।[23] विलंबित-चयन क्वांटम इरेज़र रेट्रो-कारण विधियों से जानकारी का संचार नहीं करता है क्योंकि यह और सिग्नल लेता है, जिसे ऐसी प्रक्रिया से आना चाहिए जो प्रकाश की गति से अधिक तेज़ नहीं हो सकती है, सिग्नल फोटॉन में सुपरइम्पोज़ किए गए डेटा को सॉर्ट करने के लिए चार धाराएँ जो अपने चार भिन्न -भिन्न डिटेक्शन स्क्रीन पर आइडलर फोटॉन की स्थिति को दर्शाती हैं।

वास्तव में, फिलिप एबरहार्ड द्वारा सिद्ध प्रमेय से पता चलता है कि यदि क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के स्वीकृत समीकरण सही हैं, तो क्वांटम प्रभावों का उपयोग करके प्रयोगात्मक रूप से कार्य-कारण का उल्लंघन करना कभी भी संभव नहीं होना चाहिए।[24] सशर्त संभावनाओं की भूमिका पर जोर देने वाले उपचार के लिए (संदर्भ देखें[25]।

इस कारण-और-प्रभाव संबंधों में अस्थायी अनुक्रम के हमारे सामान्य ज्ञान के विचारों को चुनौती देने के अतिरिक्त, यह प्रयोग उन प्रयोगों में से है जो स्थानीयता के सिद्धांत के बारे में हमारे विचारों पर जोरदार आक्रमण करता है, यह विचार कि चीजें तब तक बातचीत नहीं कर सकतीं जब तक वह संपर्क में न हों, यदि नहीं तो प्रत्यक्ष भौतिक संपर्क में होने पर कम से कम चुंबकीय या ऐसे अन्य क्षेत्र की घटनाओं के माध्यम से बातचीत करके उपयोग किये जाते थे ।[22]: 199 

सर्वसम्मति के विरुद्ध

इस प्रकार से एबरहार्ड के प्रमाण के अतिरिक्त, कुछ भौतिकविदों ने अनुमान लगाया जा सकता है कि इन प्रयोगों को इस तरह से परिवर्तित किया जा सकता है जो पिछले प्रयोगों के अनुरूप होता है, तथा फिर भी जो प्रयोगात्मक कार्य-कारण उल्लंघन की अनुमति दे सकता है।[26][27][28]


अन्य विलंबित-विकल्प क्वांटम-इरेज़र प्रयोग

किम एट अल के अनेक परिशोधन और विस्तार। विलंबित-पसंद क्वांटम इरेज़र का प्रदर्शन या प्रस्ताव किया गया है। यहां केवल रिपोर्टों और प्रस्तावों का छोटा सा नमूना दिया गया है

स्कार्सेली एट अल. (2007) ने दो-फोटॉन इमेजिंग योजना के आधार पर विलंबित-पसंद क्वांटम-इरेज़र प्रयोग पर रिपोर्ट दी। डबल-स्लिट के माध्यम से पारित फोटॉन का पता लगाने के पश्चात , उसके दूर के उलझे हुए जुड़वां के माप से किस-पथ की जानकारी को मिटाने या न मिटाने के लिए यादृच्छिक विलंबित विकल्प बनाया गया था; फोटॉन के कण-जैसे और तरंग-जैसे व्यवहार को संयुक्त डिटेक्टरों के केवल सेट द्वारा साथ और क्रमशः अंकित किया गया था।[29]

पेरुज़ो एट अल. (2012) ने क्वांटम-नियंत्रित बीम स्प्लिटर पर आधारित क्वांटम विलंबित-चयन प्रयोग पर रिपोर्ट दी है, जिसमें कण और तरंग व्यवहार की साथ जांच की गई थी। फोटॉन के व्यवहार की क्वांटम प्रकृति का परीक्षण बेल असमानता के साथ किया गया, जिसने पर्यवेक्षक की विलंबित पसंद को प्रतिस्थापित कर दिया।[30]

रेजाई एट अल. (2018) ने हांग-ओउ-मंडेल प्रभाव|हांग-ओउ-मंडेल हस्तक्षेप को विलंबित विकल्प क्वांटम इरेज़र के साथ जोड़ दिया है। वह बीम-स्प्लिटर पर दो असंगत फोटॉन लगाते हैं, जिससे कोई हस्तक्षेप पैटर्न नहीं देखा जा सकता है। जब आउटपुट पोर्ट की निगरानी एकीकृत विधियों से की जाती है (अर्थात सभी क्लिकों की गिनती करते हुए), तो कोई हस्तक्षेप नहीं होता है। केवल जब आने वाले फोटॉनों का ध्रुवीकरण विश्लेषण किया जाता है और सही उपसमुच्चय का चयन किया जाता है, तो हांग-ओ-मंडेल प्रभाव के रूप में क्वांटम हस्तक्षेप होता है। हांग-ओ-मंडेल डिप होता है।[31]

सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक मच-ज़ेन्डर इंटरफेरोमीटर (एमजेडआई) के निर्माण ने क्वांटम-इरेज़र प्रयोगों के इलेक्ट्रॉनिक संस्करणों में उनका उपयोग करने के प्रस्तावों को जन्म दिया है। यह डिटेक्टर के रूप में कार्य करने वाले दूसरे इलेक्ट्रॉनिक एमजेडआई के साथ कूलम्ब युग्मन द्वारा प्राप्त किया जाएगा।[32]

तटस्थ खाना के उलझे हुए जोड़े की भी जांच की गई है और उन्हें क्वांटम मार्किंग और क्वांटम-इरेज़र तकनीकों का उपयोग करके जांच के लिए उपयुक्त पाया गया है।[33]

संशोधित स्टर्न-गेरलाच सेटअप का उपयोग करके क्वांटम इरेज़र प्रस्तावित किया गया है। इस प्रस्ताव में, किसी संयोग गणना की आवश्यकता नहीं है, और अतिरिक्त स्टर्न-गेरलाच चुंबकीय क्षेत्र को प्रयुक्त करके क्वांटम विलोपन पूरा किया जाता है।[34]


टिप्पणियाँ


संदर्भ

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बाहरी संबंध

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