Skizze
*Detektoren befinden sich nach dem letzten Strahlteiler und sind hier nicht eingezeichnet
Weg des Lichts
- Das Licht trifft auf den ersten Strahlteiler. 50% des Lichtes gelangt durch den Strahlteiler und die anderen 50% wird von dem Strahlteiler reflektiert, wobei eine Phasenverschiebung von (180°) entsteht.
- Die zwei Strahlen treffen nun jeweils auf einen Spiegel, sodass diese reflektiert werden und jeweils eine Phasenverschiebung von (180°) entsteht.
- Schlussendlich werden beide Strahlen durch den letzten Strahlteiler kombiniert, wodurch bei dem oberen Strahl bei Reflexion eine weitere Phasenverschiebung von (180°) entsteht.
Superposition, Komplementarität und Nicht-Lokalität
Die Superposition bezeichnet die Überlagerung zweier Zustände. Durch die zwei Wege befinden sich die Photonen in Superposition. Sie bewegen sich auf beiden Wegen gleichzeitig.
Quantenobjekte (hier Photonen) zeigen nur Interferenz, wenn sie sich in Superposition befinden. Wenn man nun zwei Polarisationsfilter (mit 0° und 90°) in die beiden Wege stellt, könnte man durch die Messung der Polarisation des Lichtes auf den Weg zurückschließen. Hierbei entsteht keine Interferenz, da die Superposition nicht mehr gegeben ist.
Interferenz und Kenntnis des Weges schließen sich aus. Dies bezeichnet man als Komplementarität.
Die Nicht-Lokalität beschreibt, dass der gesamte Versuchsaufbau das Ergebnis eines Experiments beeinflusst (Es ist nicht durch lokale Einflüsse erklärbar). Betrachtet man die Minima auf einem Schirm, zeigt sich, dass die Wahrscheinlichkeit, ein Photon dort zu detektieren, null ist. Wenn jedoch die Interferenz verschwindet (siehe Quantenradierer), können Photonen auch an diesen Stellen nachgewiesen werden. Es findet jedoch keine direkte Wechselwirkung zwischen dem Aufbau und dem Quantenobjekt statt.
Quantenradierer:
Nach dem letzten Strahlteiler könnte man einen weiteren Polarisationsfilter (mit 45°) platzieren, sodass wir die Information der Polarisation und somit die Kenntnis über den Weg "löschen". Nun entsteht wieder Interferenz. Diesen Aufbau bezeichnet man als Quantenradierer.
Interferenz
Wir haben eine Überlagerung von jeweils zwei Strahlen mit einer Phasenverschiebung von und . So tritt bei einer Phasenverschiebung von konstruktive Interferenz (ca. 100% Intensität) und destruktive Interferenz (0% Intensität).
Durch die auftretende Interferenz (Möglichkeit der Bestimmung der Wellenlänge) und die Kenntnis des Weges des Lichts schließen sich einander aus.
Phasenverschiebung
Die Phasenverschiebung kann etwas verwirrend sein. Nicht bei jeder Spiegelung entsteht eine Phasenverschiebung von (180°). Beim Auftreffen eines Strahls auf die Seite des Strahlteilers ohne Metallschicht entsteht keine Phasenverschiebung:
