延遲選擇量子擦除實驗

在量子力學裏，雙縫實驗（double-slit experiment）是一種演示光子或電子等等微觀物體的波動性與粒子性的實驗。雙縫實驗是一種“雙路徑實驗”。在這種更廣義的實驗裏，微觀物體可以同時通過兩條路徑或通過其中任意一條路徑，從初始點抵達最終點。這兩條路徑的程差促使描述微觀物體物理行為的量子態發生相移，因此產生干涉現象。另一種常見的雙路徑實驗是馬赫-曾德爾干涉儀實驗。

雙縫實驗的基本儀器設置很簡單，將像激光一類的相干光束照射於一塊刻有兩條狹縫的不透明板，通過狹縫的光束，會抵達照相膠片或某種探測屏，從記錄於照相膠片或某種探測屏的輻照度數據，可以分析光的物理性質。光的波動性使得通過兩條狹縫的光束相互干涉，形成了顯示於探測屏的明亮條紋和暗淡條紋相間的圖樣，明亮條紋是相長干涉區域，暗淡條紋是相消干涉區域，這就是雙縫實驗著名的干涉圖樣。

在經典力學裏，雙縫實驗又稱為“楊氏雙縫實驗”，或“楊氏實驗”、“楊氏雙狹縫干涉實驗”，專門演示光波的干涉行為，是因物理學者托馬斯·楊而命名。假若，光束是以粒子的形式從光源移動至探測屏，抵達探測屏任意位置的粒子數目，應該等於之前通過左狹縫的粒子數量與之前通過右狹縫的粒子數量的總和。根據定域性原理（principle of locality），關閉左狹縫不應該影響粒子通過右狹縫的行為，反之亦然，因此，在探測屏的任意位置，兩條狹縫都不關閉的輻照度應該等於只關閉左狹縫後的輻照度與只關閉右狹縫後的輻照度的總和。但是，當兩條狹縫都不關閉時，結果並不是這樣，探測屏的某些區域會比較明亮，某些區域會比較暗淡，這種圖樣只能用光波動説的相長干涉和相消干涉來解釋，而不是用光微粒説的簡單數量相加法。

雙縫實驗也可以用來檢試像中子、原子等等微觀物體的物理行為，雖然使用的儀器不同，仍舊會得到類似的結果。每一個單獨微觀物體都離散地撞擊到探測屏，撞擊位置無法被預測，演示出整個過程的概率性，累積很多撞擊事件後，總體又顯示出干涉圖樣，演示微觀物體的波動性。

2013年，一個檢試分子物理行為的雙縫實驗，成功演示出含有810個原子、質量約為10000amu的分子也具有波動性。

理查德·費曼在著作《費曼物理學講義》裏表示，雙縫實驗所展示出的量子現象不可能、絕對不可能以任何經典方式來解釋，它包含了量子力學的核心思想。事實上，它包含了量子力學唯一的奧秘。透過雙縫實驗，可以觀察到量子世界的奧秘。 ^[2] 

在量子力學裏，當幾個粒子在彼此相互作用後，由於各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質，無法單獨描述各個粒子的性質，只能描述整體系統的性質，則稱這現象為量子纏結或量子糾纏（quantum entanglement）。量子糾纏是一種純粹發生於量子系統的現象；在經典力學裏，找不到類似的現象。

假若對於兩個相互糾纏的粒子分別測量其物理性質，像位置、動量、自旋、偏振等，則會發現量子關聯現象。例如，假設一個零自旋粒子衰變為兩個以相反方向移動分離的粒子。沿着某特定方向，對於其中一個粒子測量自旋，假若得到結果為上旋，則另外一個粒子的自旋必定為下旋，假若得到結果為下旋，則另外一個粒子的自旋必定為上旋；更特別地是，假設沿着兩個不同方向分別測量兩個粒子的自旋，則會發現結果違反貝爾不等式；除此以外，還會出現貌似佯謬般的現象：當對其中一個粒子做測量，另外一個粒子似乎知道測量動作的發生與結果，儘管尚未發現任何傳遞信息的機制，儘管兩個粒子相隔甚遠。

阿爾伯特·愛因斯坦、鮑里斯·波多爾斯基和納森·羅森於1935年發表的愛因斯坦-波多爾斯基-羅森佯謬（EPR佯謬）論述到上述現象。埃爾温·薛定諤稍後也發表了幾篇關於量子糾纏的論文，並且給出了“量子糾纏”這術語。愛因斯坦認為這種行為違背了定域實在論，稱之為“鬼魅般的超距作用”，他總結，量子力學的標準表述不具完備性。然而，多年來完成的多個實驗證實量子力學的反直覺預言正確無誤，還檢試出定域實在論不可能正確。甚至當對於兩個粒子分別做測量的時間間隔，比光波傳播於兩個測量位置所需的時間間隔還短暫之時，這現象依然發生，也就是説，量子糾纏的作用速度比光速還快。最近完成的一項實驗顯示，量子糾纏的作用速度至少比光速快10,000倍。這還只是速度下限。根據量子理論，測量的效應具有瞬時性質。可是，這效應不能被用來以超光速傳輸經典信息，否則會違反因果律。

量子糾纏是很熱門的研究領域。像光子、電子一類的微觀粒子，或者像分子、巴克明斯特富勒烯、甚至像小鑽石一類的介觀粒子，都可以觀察到量子糾纏現象。現今，研究焦點已轉至應用性階段，即在通訊、計算機領域的用途，然而，物理學者仍舊不清楚量子糾纏的基礎機制。 ^[3] 

惠勒延遲選擇實驗（英語：Wheeler's delayed choice experiment）是物理學家約翰·惠勒提出的一個思想實驗，它屬於雙縫實驗的一種變形，該實驗很好地體現了量子力學與傳統實在觀間的巨大分歧。

惠勒是1979年在普林斯頓大學紀念愛因斯坦誕辰100週年討論會上正式提出延遲選擇實驗的，該實驗源自愛因斯坦曾提出的分光實驗（與雙縫實驗有同樣的物理意義）。實驗是按如下方式進行的：從一光源發出一光子，讓其通過一半鍍銀鏡，光子被反射與透射的概率各為50%。之後，在反射或透射後光子的行進路徑上分別各放置一反射鏡A和B，使兩條路徑反射後在C處匯合。而C處則放有兩探測器，分別可以觀察A路徑或B路徑是否有光子。此時只有一個探測器能夠測得光子，即能確定光子走的是哪一路徑（A→C或B→C）。

而如果在兩個探測器前再放置一個半鍍銀鏡，可以使光子自我干涉。如適當調整光程差，可使得在某一方向（A或B）上干涉光相消，此方向上的探測器將無法收到信號，另一方向上的探測器則必定會接收到信號。按量子力學理論，這説明光子同時經過了兩條路徑。

事實上，可以在光子已經通過A或B後再決定是否放置第二塊半鍍銀鏡（此即實驗名稱“延遲選擇”的由來）。如不放置，則根據前一種情況，光子只通過一條路徑；如放置，則根據後一種情況，光子通過兩條路徑。也就是説，觀察者的行為可以決定過去發生的事，而這一結論是與傳統實在觀相違背的。

哥本哈根學派對此的解釋是，我們不能將觀察儀器與觀察對象分開來討論，儘管實驗中的兩種情況只有最後部分不同，但這局部的變化使得整個物理過程發生了改變，這兩種情況其實是兩個完全不同的實驗。玻爾對此就曾説：“事實上，在粒子路徑上再加任何一件儀器，例如一個鏡子，都可能意味着一些新的干涉效應，它們將本質地影響關於最後記錄結果的預言。” ^[4]