Как объяснить эксперименты Алана Аспекта
Аспектом использовались флуоресцентные источники каскадного излучения, где атомы испускают пары квантов с интервалом нс. В первых опытах один из фотонов пары имел длину волны 551.3 нм (зеленый свет), а другой 422.7 нм (фиолетовый). Считается, что в каждом каскаде фотоны разлетаются в разные стороны, имея одинаковые направления поляризации — левое или правое с вероятностями , что равносильно пребыванию в суперпозиции двух состояний линейной поляризации в направлениях осей X и Y. Как полагают Аспект и его коллеги, адепты квантовой механики, эта пара квантов света рождается в запутанном, поляризационном состоянии. Если один из фотонов будет обнаружен поляризованным вдоль оси X (для чего достаточно пропустить его через поляризатор с X — ориентацией), то второй в то же мгновение окажется в том же состоянии (что можно обнаружить с помощью второго поляризатора). То же самое в отношении оси Y.
На схеме пара лазеров возбуждает флуоресцентный источник каскадного излучения, который, по мысли Аспекта, излучает пары запутанных фотонов. Считается, что общее состояние такой пары является запутанным.
Состояния , отвечают направлениям поляризации вдоль осей координат, состояния , — двум направлениям круговой поляризации кванта (где ).
Каждый из фотонов пары проходит через свой поляризатор (Pol I и Pol II), после чего, пройдя через частотный фильтр, попадает в фотоумножитель (PM I и PM II), являющийся детектором одиночных фотонов и работает по принципу электронной лавины, которую инициирует фотоэффект. Схема управления фотоумножителями организована так, что каждая пара квантов детектируется во временном окне около 20 нс. Попадание в него случайной пары фотонов от двух разных атомов маловероятно. Малый интервал между срабатываниями счетчика нс служил признаком регистрации пары фотонов от одного атома. Таким образом, схема почти наверняка зафиксирует только запутанную пару, излученную в одном каскаде. Происходит это в среднем 100 раз в секунду.
Если теперь за некоторый период времени подсчитать числа пар для случаев, когда один из поляризаторов («левый» или «правый») удален, то можно вычислить коэффициент корреляции между событиями поляризованности левого фотона в заданном направлении , а правого в направлении . Такие измерения позволили проверить неравенства Белла, а также выявляют корреляцию между поляризациями фотонов каждой пары (для различных направлений и ).
**********
Итак направление спина одного фотона измерено с любой ориентацией, и направление спина другого фотона, сцепленного с первым, имеет противоположное значение для этой конкретной ориентации.
Ясно, что фотоны изначально имеют хорошо определенные и при этом противоположные состояния ориентации спинов. Экспериментаторы интерпретируют эксперимент со случайно выбранной ориентацией детекторов как доказательство “жуткого дальнодействия”. Но все их совпадения получаются из анализа их статистики. Пары фотонов не провзаимодействовавшие с детектором не учитываются. А они точно так же как и учтённые имеют хорошо определенные и при этом противоположные состояния ориентации спинов но не совпадающие с ориентацией детекторов. То есть экспериментаторы увидели то, что хотели увидеть.