Komplementaritás és kvantumradir:
mit üzennek az új interferencia kisérletek
a kvantummechanika alapjairól?

Bergou János

Department of Physics, CUNY Hunter College,
695 Park Avenue, New York, NY 10021, USA

e-mail: jbergou@shiva.hunter.cuny.edu

Amikor egy kvantummechanikai rendszeren mérést végzünk, akkor egyúttal az eredeti állapotát szét is roncsoljuk: a mérés mindig a mérőrendszer sajátállapotába ugrasztja a rendszert és az eredeti állapot visszavonhatatlanul elvész. Lehetséges-e egyetlen ilyen mérési eredmény alapjan a teljes eredeti kvantumállapotot rekonstruálni? Ezzel a kérdéssel foglalkozik a teleportáció elmélete és a nemrégen elvegzett interferenciakisérletek a kérdésre hangos igennel válaszoltak.

Talán ennél is érdekesebb a komplementaritás problémaköre. Interferenciát akkor figyelhetünk meg, ha ugyanaz a végállapot két úton érhető el, de nem tudjuk, hogy a rendszer melyiket választotta. Ha biztosan tudjuk, hogy a rendszer melyik utat valasztotta, akkor az interferencia eltünik. Kitörölhető-e a rendszerből az út-információ és visszaállítható-e az interferenciakép? A kvantumradír éppen ezt teszi: kitörli az út-információt a kvantumrendszerből és helyreállítja az interferenciát. A jelenség külön érdekessége, hogy az interferencia akkor is visszanyerhető, ha a fotont rég detektáltuk, tudhatjuk, hogy merre ment és semmiféle interferenciát nem tapasztaltunk. Amikor az útinformációt kiradírozzuk, az interferenciakép újra megjelenik.

A fenti, paradoxnak ható jelenségek mechanizmusába ad betekentést az előadás. Egyúttal megmutatjuk, hogy a komplementaritás kvantitatívan is jellemezhető: az interferenciakép láthatósága és az interferáló utak kvantummechanikai megkülönböztethetősége egy, a Heisenberg féle határozatlansági relációhoz hasonló, egyenlőtlenséget elégít ki. Ennek és hasonló alapvető összefüggéseknek a kísérleti igazolása a talán nem is olyan távoli jővő feladata.