波粒二象性

單光子干涉

單光子干涉這一示範表明:即便把光一次一個光子地送過裝置——弱到任何時刻裝置裡都絕不會有超過一個光子——干涉依然發生。每個光子都在探測器上記下一聲離散的喀噠——完全像個粒子。然而隨著一聲接一聲的喀噠在數分鐘或數小時間累積起來,這些點便自行排布成干涉圖樣裡那明暗相間的條紋。

這排除了那個雖叫人安心卻是錯的想法——以為干涉不過是光子彼此推搡、相互擠壓。當任何時刻都只有一個光子在場時,除了它自己,它再無別物可供干涉。誠實的讀法是:每個光子的波函數同時穿過干涉儀的兩條臂,兩份貢獻再行合併;在貢獻相互增強處,光子被探測到的機率高,在相互抵消處則低。

狄拉克這樣道破其中關鍵:每個光子只與自身干涉,兩個不同光子之間的干涉,在最簡單的意義上從不發生。這個實驗是雙縫實驗乾淨俐落的現代重演,它使那條核心的量子教訓無可迴避:單個量子作為波動般的種種可能穿過裝置,卻總是作為一個不可分割的粒子抵達。

one photon at a time → discrete clicks → fringes emerge over many clicks

每個光子像粒子一樣喀噠一聲,而累積起來的喀噠卻勾勒出波的條紋。

每個光子只與自身干涉;圖樣並非由光子相互作用而建成。光子也從不被分成碎片——它在單一位置上作為一個完整的量子被探測到,唯有機率才呈現出波的形狀。

又稱
one-photon-at-a-time interference单个光子干涉