关于量子物理学奇观的文章和评论定期出现在哈布雷（Habré）上：
量子橡皮擦和弱测量。 不幸的是，它们经常被称为神秘且难以理解的现象，使人们几乎可以创造出魔力，尽管实际上它们绝对没有令人惊讶的地方。 在这篇文章中，我将翻译肖恩·卡罗尔（Sean Carroll）关于延迟量子橡皮擦的文章。 让它作为讨论量子力学所有技巧的讨论的起点。
来自翻译者。 肖恩·卡洛尔（Sean Carroll）是加州理工学院的教授，专门研究宇宙学和量子物理学的基础知识。 他一直是量子力学的“多世界解释”（MMI）的坚定支持者，有关此问题的最新内容《 深度隐藏的东西》最近发布。 因此，从MMI的角度对后继实验进行解释。 尽管总的来说，这对于解释本身并不那么重要。 如果您想刷新基础知识，可以阅读我最近关于MMI的帖子 。
Carroll还主持了出色的Mindscape播客。 事实证明，这个播客几乎是我去年智力生活中的主要事件，老实说，这是您可以从这篇文章中获得的最好的收获。
免责声明！ 在某些地方，我改编了一些文字，并为清楚起见添加了一些内容。 所有错误都是我的良心（希望我在PM中）。
本文是Something Deeply Hidden中的一章，未包含在文本的最终版本中。
假设您是一名物理专业的学生，坐在实验课程中，而教授的心情特别不好。 它迫使您进行一次
Jung经验的特别奇怪的版本，并解释说该版本被称为“延迟选择量子橡皮擦”。 您似乎曾经在YouTube上看到过类似的内容。
在荣格的传统实验中，有两个缝隙，电子束穿过两个缝隙进入记录屏幕。 每个电子都在屏幕上单独留下一个点，但是如果我们等到键入许多此类事件，我们将看到带有明暗条纹的干涉图。 这是因为电子的波函数穿过两个缝隙并且相互干扰。
如果我们测量每个电子穿过的间隙，干涉图像将消失，并且我们将在屏幕上看到平滑的分布。 传统上，有关量子力学的教科书会告诉我们，这是由于当我们在狭缝上观察时，波函数的崩溃而导致的。 多世界的解释说，这是因为电子弄乱了测量设备，设备弄乱了环境（发生了退相干），并且波函数被分为两个独立的世界，每个电子仅通过一个狭缝。
当电子通过两个缝隙时（在左侧），可以看到干涉图，直到试图测量电子通过缝隙时（在右侧）。您的实验很复杂：您将测量电子穿过的间隙，而不是使用大型的宏观装置，而是使用量子装置，并将信息存储在量子位中。 例如，对于每个穿过间隙的“主”电子，我们都有一个与第一电子纠缠的第二“辅助”电子。 该对的混淆如下：如果主电子通过左间隙，则辅助电子处于自旋向上的状态，如果主电子通过右间隙-自旋向下：
Ψ=（L）[↑] +（R）[↓]。
您的教授显然今天不在意，坚持认为您不要对“辅助”电子进行测量，甚至不要让它们飞走并撞到房间里的东西上。 您小心地将它们捕获并存储在例如磁阱中。
如果我们用许多电子重复这样的实验，我们会在屏幕上看到什么？ 当然，没有干扰图像的平滑分布当然也可以。 仅当两个部分是同一波函数的组成部分时才可能发生干扰，并且由于两个主电子现在与辅助电子纠缠在一起，因此通过左右缝隙的路径是可区分的，我们看不到干扰图。 在这种情况下，事实证明，我们没有实际的维度（和退相干性），而只是混乱而已。 唯一重要的是主电子处于与辅助电子纠缠的状态。 任何混乱都可以消除干扰。
当然，我们可以根据需要测量辅助电子的自旋。 如果沿垂直轴测量它们，则得到[↑]或[↓]。 关于量子态Ψ这将把我们置于主电子穿过左隙的宇宙中，或主电子穿过右隙的宇宙中。 最后，如果我们重复多次实验，我们将看不到干扰。
好吧，您的教授sad之以鼻，用恶棍般的笑容抚摸着他的手。 现在让我们测量辅助电子，但不测量垂直电子，而是测量水平轴。 垂直和水平基准中的状态与以下内容相关：
[↑] = [→] + [←]，
[↓] = [→]-[←]。
（为简单起见，我们将归一化因子丢弃）。 在此基础上，与上述相同的状态如下所示：
Ψ=（L）[→] +（L）[←] +（P）[→]-（P）[←]
=（+）[→] +（-）[←]。
当我们在垂直方向上测量辅助自旋时，我们获得了主电子的某个路径：[↑]与（）纠缠，[↓]与（）纠缠。 进行测量时，我们发现主电子是通过左缝还是右缝。 现在我们测量沿水平方向的旋转，这种确定性消失了。 测量之后，我们再次发现自己处于波函数的分支中，其中主电子立即穿过两个缝隙。 如果我们测量自旋为“左”，则主电子在通过右缝时会发生相移（负号），但这纯粹是数学上的特征。
因此，选择这种测量方法，我们“擦除”了与电子通过的间隙有关的信息。 这就是所谓的“量子擦除器”。 擦除过程本身不会更改屏幕上点的整体分布。 它保持平滑，并且不会发生干扰：“左”和“右”的测量结果仍然是随机的。
但是现在，我们不仅在屏幕上有了电子的一般分布。 对于屏幕上的每个点，我们还知道辅助电子的测量结果：它处于“向左旋转”或“向右旋转”状态。 因此，您的教授正在蓬勃发展，现在让我们进入计算机，然后将测量结果分为两部分：辅助电子向左旋转的部分和右旋的部分。 我们现在会看到什么？
奇怪的是，现在干扰再次出现。 与左旋辅助电子相关的主电子以及与之相对应的主电子会形成一个干涉图。 （请记住，干扰图像不会立即出现，而是在收集单个电子统计数据时出现）。 但是这两张图片相对于彼此移动，因此一张图片中的峰值与另一张图片中的峰值重合。 当它们彼此叠加时，会在平滑隐藏干涉图像的地方出现平滑分布。
摘自
维基百科回顾过去，我们不会感到惊讶。 如果我们看一下水平方向上相对于辅助电子的状态（的记录（向左或向右旋转），我们将看到每次测量都与穿过两个缝隙的主电子纠缠在一起。 因此，当然会产生干扰。 这个减号似乎是一个完全不重要的数学细节，它使一张图片相对于另一张图片发生了偏移，因此当它们叠加在一起时，就形成了一张平滑的图片。
您的教授似乎对此比您感到惊讶。 “你看不到！” 她兴奋地大叫。 “如果我们根本不测量辅助电子，或者沿垂直轴测量辅助电子，则不会产生干扰。 而且，如果我们沿水平轴进行测量，结果发现存在隐藏的干扰，可以通过将测量结果分成不同的辅助电子自旋分量来检测到。”
尽管您有些困惑，但您和其他学生都同意了。
“想想那是什么意思！ 辅助自旋的测量方向的选择可以在所有主要电子都记录在屏幕上之后进行。 如果我们保留了所有辅助背板而又不与周围环境混淆，那么我们可以在数年后做出选择。”
似乎是的，听众喃喃自语，这似乎是真的。
“但是，只有当主要电子通过两个狭缝时才会发生干扰，而当电子通过一个狭缝时会出现平滑的分布。 这个决定-穿过两个缝隙还是穿过一个缝隙-发生在我们测量辅助电子之前很久。 显然，我们决定水平而不是垂直测量它们的决定将信号传回了过去，并告知主要电子它们必须一次通过两个槽，而不是一个。”
困惑的观众停顿了片刻，爆发出抗议声。 解决办法？ 回到过去？ 你在说什么 电子没有选择穿过一个或另一个间隙。 像往常一样，它的波动函数（以及所有与之混淆的函数）根据Schrödinger方程演化。 电子没有做出选择，它肯定总是穿过两个缝隙，但事实证明它处于纠缠状态。 通过沿不同方向测量辅助电子，我们可以选择纠缠波函数的不同部分，其中有些会干扰，有些则不会。 什么都没有回到过去。 这是一个很酷的实验，但是没有人在这里构建任何时间机器。
你和你的同志是对的。 你的教授有点生气。 总是有一种将电子视为具有“波和粒子的特性”的东西的诱惑，而哥本哈根对量子力学的解释只是宽容了这一点。 如果我们屈服于这种诱惑，那么，电子既可以表现为粒子又可以表现为波的想法，并且在每个实验中都可以实现这两种选择中的一种，这一想法并非遥不可及。 从这个位置出发，选择延期的量子擦除器确实得出了这样的结论：信息应该已经转移回过去以帮助电子进行选择。 老实说，流行的解释常常使图片复杂化，从而在量子力学中创造出神秘的气氛。 量子力学允许您将信号发送到过去的假设只会增加火势。
必须抵制所有这些诱惑。 电子只是宇宙波函数的一部分。 他没有选择是粒子还是波浪。 但是出于某种原因，即使是认真研究量子物理学基础的研究人员，有时也会考虑使用延迟选择的量子擦除器以及类似的实验（顺便说一句，在实践中已经进行了多次测试）作为自然反向因果关系的证据-信号向后传播，影响过去。 由约翰·惠勒（John Wheeler）提出的这种实验的一种变体，在屏幕的另一侧建议了几台望远镜，可以确定电子通过哪个间隙，比电子通过的时刻晚得多。 与后来的评论员不同，惠勒并没有提出反向因果关系的建议，也没有坚持认为电子总是粒子或波。
不需要反向因果关系来解释延迟的量子擦除器。 对于多世界诠释的追随者而言，结果是显而易见的，无需花费任何时间。 诀窍是，当与一个自旋纠缠在一起时，而不是在经典检测器和环境中没有巨大的粒子集合时，电子在词的完整意义上不会分解。 当主电子仅与一个粒子纠缠时，我们可以考虑测量该辅助粒子的不同选择。 如果按照荣格（Jung）的常规实验，如果我们使用经典的宏观装置测量了电子通过的间隙，那么我们就没有这种选择。 有了真正的消相干性，原始纠缠的微小尺寸基本上不可逆地增强了与环境的纠缠。 从这个意义上讲，延迟选择量子橡皮被证明是认识去相干性和环境在测量中的作用的有用的思想实验。
不幸的是，并非每个人都支持多世界的解释。 在其他版本的量子力学中，与多变量解释相反，波动函数实际上是塌陷的，在多变量解释中，塌陷仅是明显的，是由于退相干引起的。 在实际上发生塌陷的解释中（例如GRW），事实证明它在时间上是不对称的：波动函数塌陷，但无法返回其原始状态。 如果理论上波动函数崩溃了，但同时又想在物理定律中保持一般的时间对称性，则可以说服自己需要反向因果关系。
或者，您可以接受具有分支而不是崩溃的波函数的平稳演化，并自动维护所有基本方程式的时间对称性，而无需时间旅行或怀疑电子。
欢迎来到世界！