Kvantemekanikk er ganske komplisert, og det kan være vanskelig å gjøre intuitive resonnementer fra kunnskapen man innehar ettersom den submikroskopiske verden er så fullstendig annerledes fra vår makroskopiske verden. Selv har jeg bare overflødig kunnskap om emnet, så noen dypere forklaring av dette "delayed choice quantum eraser"-prinsippet blir vanskelig å komme med uten å risikere at jeg skriver noe feil.
Men med dette som forbehold kan jeg prøve meg likevel. Dobbelspalteeksperimentet var jo opprinnelig ment å vise at lys er bølger og ikke partikler, ved at man kunne se at lys skapte et interferensmønster på platen bak spaltene – akkurat som om man sender bølger i vann gjennom tilsvarende spalter. Senere viste det seg derimot, gjennom den fotoelektriske effekten, at lys kun eksisterer i små kvantiserte energipakker, og altså er partikler. Det måtte derfor bety at en flom av lyspartikler (fotoner) mot spaltene medførte at fotonene interfererte med hverandre og skapte mønsteret. Etterhvert prøvde man å fyre av ett enkelt foton om gangen, og hvis fotonene oppførte seg som partikler skulle man kun se to flekker med "foton-treff" på platen bak. Men det var altså ikke tilfelle, og man så interferensmønsteret likevel, noe som måtte bety at fotonet interfererer med seg selv, som igjen må bety at det går gjennom begge spalter samtidig – det samme eksperimentet fungerer for øvrig også med partikler med masse, slik som elektroner.
Og for å forklare hvorfor interferensmønsteret oppheves (i hvert fall til en viss grad) når man forsøker å observere hvilken spalte fotonet gikk gjennom må man til med kvantemekanikken. En partikkel er nemlig i utgangspunktet en bølgefunksjon, i form av en slags sannsynlighetsfordeling av posisjoner og impuls (tenk på sistnevnte som fart). I følge blant annet København-tolkningen, som er den ledende tolkningen av kvantemekanikken i dag, er det da viktig å presisere at partikkelen ikke bare
representeres av en sannsynlighetsfordeling fordi vi ikke vet bedre før vi har målt, men at den
er i sin ytterste essens en sannsynlighetsfordeling. I denne formen kan fotonet gå gjennom begge spalter samtidig, eller rettere sagt, den følger alle sine mulige "stier" samtidig, og når den interagerer med platen bak vil den vise seg på ett enkelt sted. Når den viser seg på ett enkelt sted kan vi kalle det en observasjon, eller måling, av posisjonen, og dette medfører det som kalles
bølgefunksjonkollaps. En bølgefunksjonkollaps vil si at alle andre muligheter for posisjon eller impuls forsvinner og du sitter, i dette tilfellet, igjen med en bestemt posisjon. Jeg sier her posisjon
eller impuls, fordi disse to er knyttet opp mot hverandre gjennom Heisenbergs usikkerhetsprinsipp på en slik måte som gjør at jo mer presist du bestemmer posisjonen, desto mer usikker blir impulsen, og omvendt – en fullstendig presis bestemmelse av posisjon medfører en fullstendig upresis bestemmelse (som i en sannsynlighetsfordeling med uendelig utstrekning) av impuls.
Hvis vi forsøker å observere hvilken spalte fotonet går gjennom, så betyr det at vi må måle posisjonen til fotonet like ved spaltene – og la oss for enkelhets skyld si at vi måler helt presist og i forkant av spaltene. Det vil si at vi får en bølgefunksjonkollaps som på sett og vis "tvinger" fotonet til å ha en spesifikk posisjon, noe som gjør at den ikke lenger får en superposisjon ("overlegging") av alle mulige stier den kan følge, og følgelig heller ikke noen mulighet til å gå gjennom begge spaltene samtidig og interferere med seg selv for å skape interferensmønsteret.
Det er imidlertid mulig å "måle upresist" og dermed sannsynliggjøre hvilken spalte den gikk gjennom, noe som bare endrer/svekker interferensmønsteret, men som man ser har man egentlig bare endret partikkelens sannsynlighetsfordeling og egentlig ikke bestemt hvilken spalte den gikk gjennom (husk at hvis den faktisk bare går gjennom én, så kan den heller ikke interferere med seg selv og skape mønsteret).
Ut fra Wikipedia-artikkelen om "delayed choice quantum eraser" virker det for meg som at eksperimentet viser hvordan man kan gjenskape denne opprinnelige sannsynlighetsfordelingen fra et oppsett som ellers ville medført bølgefunksjonkollaps. Oppsettet er vist i illustrasjonen under. Stjernen illustrerer lyskilden, de grønne platene illustrerer "halvspeil" (i mangel av bedre ord) som slipper gjennom halvparten av fotonene og speiler den andre halvparten. De grå platene illustrerer vanlige speil som speiler alle fotoner.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/ff/Beam_Split_and_fuse.svg/200px-Beam_Split_and_fuse.svg.png
I det øverste oppsettet vil de to halvpartene av fotonene (vist som rød og blå) ende med å gå hver sin vei, og man kan måle hvilken sti de har tatt, og de kan dermed ikke interferere med seg selv og skape noe interferensmønster – de fotonene som registreres på toppen må ha tatt den blå stien, og de som blir registrert til høyre må ha tatt den røde stien. Hvis man derimot legger på et "halvspeil" til slutt, som i det nederste oppsettet, så vil det medføre at man ikke kan bestemme hvilken sti både de fotonene som blir registrert på toppen og de som blir registrert til høyre har tatt. Et foton som blir registrert til høyre kan ha blitt transmittert gjennom første halvspeil og reflektert i andre, eller omvendt, og de som blir registrert oppe kan ha blitt transmittert gjennom begge speilene, eller reflektert i begge.
På grunn av at speilene introduserer en faseforskjell vil man kunne se at fotonene lager et interferensmønster, og dette mønsteret dukker opp selv om man sender ett og ett foton gjennom oppsettet, noe som igjen må bety at fotonet har gått gjennom begge stier samtidig. Det man da har vist er at man kan ta et oppsett som normalt gjør det mulig å bestemme hvilken sti et foton har tatt, noe som da forårsaker bølgefunksjonkollaps, og
slette den informasjonen gjennom å utvide oppsettet, i dette tilfellet med et ekstra speil, og bølgefunksjonen vil da ikke kollapse i selve oppsettet likevel, men lage et interferensmønster som kun er mulig ved at sannsynlighetsdistribusjonen opprettholdes.
Jeg har ikke sett noen av disse timeslange videoene, men jeg så nettopp sistnevnte youtube-video, og jeg må nok si jeg er svært skeptisk til konklusjonen om at det er vår bevissthet som forårsaker bølgefunksjonkollapsen – hans skråsikkerhet om at dette var den eneste muligheten styrker skepsisen ytterligere. I tillegg sier han at selv om informasjonen aldri undersøkes så vil man fortsatt få samme resultat, men dette er jo i seg selv en uvitenskapelig hypotese da den ikke lar seg falsifisere. Så i beste fall formulerte han seg litt uheldig, og man bør nok være forsiktig med å trekke inn menneskelig bevissthet som en avgjørende faktor for kvantemekaniske utfall.
Uansett, dette er ganske kompliserte greier, så det er ingen grunn til å henge med nebbet om det var vanskelig å forstå.
Hvis noen som kan dette bedre har noen rettelser eller tillegg så er det strålende.