第25章 量子纠缠

辨路径信息。量子擦除实验展示了量子世界中这种奇妙的互补关系，同时也进一步加深了我们对量子纠缠和量子互补的理解。它为量子力学的研究提供了新的实验方法和思路，有助于我们更深入地探索量子世界的奥秘。

（二）利用光学系统制备和检测纠缠光子对

利用光学系统制备纠缠光子对是一种常见且重要的方法。

原理：首先，需要一个光源，比如激光器，发出一束单色的强光。然后，将这束光照射到一个特殊的晶体上，比如

β

钡硼酸盐（BBO）晶体。这种晶体具有非线性光学效应，可以将一束高能量的入射光转化为两束低能量的出射光。这个过程叫做自发参量下转换（SPDC），是一种量子过程。在这个过程中，入射光中的一个光子会被分解为两个能量相等的出射光子，这两个出射光子就是我们要制备的纠缠光子对。这两个出射光子之间存在着一种关联或者约束，使得它们的偏振方向总是相互补偿或者相反。

检测和验证方法：我们需要用到偏振片和光电探测器来进行测量。偏振片是一种可以改变或者筛选光波偏振方向的器件。我们将两个偏振片分别放在两个出射光子的路径上，并且调整它们的角度。然后，将两个光电探测器分别放在两个偏振片的后面，用来记录每个出射光子是否通过偏振片并且到达探测器。通过这样的设置，我们就可以对两个出射光子的偏振状态进行测量，并且比较它们之间的关系。如果我们重复这样的测量多次，并且改变偏振片的角度，我们就可以得到一组数据，用来表示两个出射光子的偏振相关性。这种相关性可以用一个数学公式来描述，叫做贝尔不等式。如果两个物理系统违反贝尔不等式，那么它们就是非经典的，也就是说它们之间存在纠缠。通过对纠缠光子对的测量数据进行分析，我们可以发现它们违反了贝尔不等式，这就证明了它们之间存在着量子纠缠。