波粒二象性

单光子干涉

单光子干涉这一示范表明:即便把光一次一个光子地送过装置——弱到任何时刻装置里都绝不会有超过一个光子——干涉依然发生。每个光子都在探测器上记下一声离散的咔哒——完全像个粒子。然而随着一声接一声的咔哒在数分钟或数小时间累积起来,这些点便自行排布成干涉图样里那明暗相间的条纹。

这排除了那个虽叫人安心却是错的想法——以为干涉不过是光子彼此推搡、相互挤压。当任何时刻都只有一个光子在场时,除了它自己,它再无别物可供干涉。诚实的读法是:每个光子的波函数同时穿过干涉仪的两条臂,两份贡献再行合并;在贡献相互增强处,光子被探测到的概率高,在相互抵消处则低。

狄拉克这样道破其中关键:每个光子只与自身干涉,两个不同光子之间的干涉,在最简单的意义上从不发生。这个实验是双缝实验干净利落的现代重演,它使那条核心的量子教训无可回避:单个量子作为波动般的种种可能穿过装置,却总是作为一个不可分割的粒子抵达。

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

每个光子像粒子一样咔哒一声,而累积起来的咔哒却勾勒出波的条纹。

每个光子只与自身干涉;图样并非由光子相互作用而建成。光子也从不被分成碎片——它在单一位置上作为一个完整的量子被探测到,唯有概率才呈现出波的形状。

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