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第 10 节 量子擦除信息传递可以超光速吗（第1页）

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欢迎大家继续跟随着我们的量子观光列车游览量子秘境，这站，我将带大家继续领略一个更加神奇的量子实验。

在前面几站里，我们已经见识了很多有趣的量子实验，比如匪夷所思的双缝干涉实验，玄妙无比的测量现象，还有最近大热的神秘的量子纠缠等等。

这些实验中发现的各种量子现象，让我们分别认识了微观世界的波粒二象性、观测效应和超时空的量子纠缠效应等等。

不过，还是有朋友反馈说这些实验看起来还是比较简单，希望能再解读一些相对复杂的量子实验。

那么这章我就尝试来解读一个更为有趣也更为复杂的量子实验。

在这个实验中，我们可以看到多种量子效应联合出现，可以说将会综合我们之前介绍过的各种量子现象于一体，这是一个设计非常巧妙、很值得了解的量子实验。

当然，我们也将再用我们的程序员思维和游戏逻辑来进行虚拟视角的解读分析，看看我们普通人能不能再次成功理解该实验背后的神奇虚拟逻辑。

最后，我们还将深入介绍从实验延伸出来的现实量子加密技术，争取读懂最新量子科技。

好，那咱们闲话少说，开始介绍。

这次要介绍的这个实验叫做「量子擦除实验」（Quantumeraserexperiment）。

这个实验在量子物理领域也是一个大大有名的实验。

这个实验最早是在1982年，由物理学家马兰·史库理（MarlanScully）和凯·德鲁（KaiDrühl）提出；1991年，史库理、柏投·恩格勒（BertholdEnglert）和贺柏·沃尔特（HerbertWalther）设计出了具体实验方法并完成了初次实验。

该实验提出后，物理学家们都很喜欢这个实验，于是后来人们又设计出很多不同的改进及延伸版本出来。

我们今天要介绍的是最早的原始版本，也是相对比较简单的一个，叫做「基于纠缠光子偏振效应的擦除实验」。

不过，这个实验相比我们之前的实验还是要复杂许多，理解难度也要高不少。

所以在介绍这个实验之前，我们需要先了解一些基础预备知识。

首先是有关光的偏振的一些知识。

我们都知道，普通的自然光是一种没有单一偏振方向的波，但是如果经过一些偏振片以后，我们就可以把它变成某种单一方向的波。

最常见的就是我们看电影时候用的3D偏振眼镜，两个镜片分别是垂直和水平方向的偏振片，这样当我们看3D电影的时候，每个眼睛就可以单独看到不同偏振方向的图像，从而让我们形成立体视觉。

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但是，除了水平、垂直、45度等特定方向的线性偏振光以外，还有能转着圈的圆偏振光和椭圆偏振光。

圆偏振光的概念

所谓圆偏振光，可以看作是光波在转着圈振动着前进，这种偏振方式没有固定的方向，但是有顺时针和逆时针两种旋转方向，圆偏振光其实也可以看成是两种线性偏振态的错位叠加。

我们现在了解了光的偏振类型之后还需要知道，光的偏振属性就像粒子的自旋属性一样，也是一种量子属性，它也具有叠加态特性、观测坍缩的特性和纠缠特性等等。

在未测量的时候，光的偏振态也是处于不确定的状态，也不会始终保持不变，我们一旦进行测量就能把它刷新成为刚刚测量的维度。

比如说，我们用正十字基准的测量仪器去测量，那么光的偏振就会变成一半垂直，一半水平的状态，再用斜十字的测量仪器去测量，那么它又会变成一半45度角右斜，一半135度角左斜的状态。

这个特性我们在之前神奇的测量章节里面也简单介绍过，非常类似粒子的自旋属性。

其次，我们在实验中还需要改变光的偏振状态，比如我们需要把线性偏振的光改变为圆偏振的光，那么我们就需要用到一个叫做四分之一波片的光元件，这个元件一般看起来就像图中一样，很像是普通的玻璃片。

四分之一波片

这种14玻片虽然看上去没有什么特别，但是它可以改变光的偏振类型，我们只要控制好角度就能将线性偏振光转变成为圆偏振光。

这种波片具有不同的方向性，比如它可以让水平偏振的光转换成为顺时针旋转的圆偏振光，但是旋转90度以后，又可以转换为逆时针旋转的圆偏振光。

但是，如果我们射入垂直偏振的光，出来的旋转方向就会和水平光射入后的输出完全相反。

当垂直偏振输入，出来是顺时针光的时候，水平偏振输入就会输出逆时针光。

对于四分之一波片的行为，我们用一张图来示意一下：

四分之一波片的转换示意

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