EPR+２重スリット

質問

ＥＰＲ実験と同様、からみあった光子を1点から左右に出し、
左右で２重スリットの観測を行うと、
左右の両方で干渉縞がみられれます。
ここで、右側でどのスリットを光子が通ったかを観測すると、
干渉縞はなくなります。
このとき、左側でも干渉縞は消えるのでしょうか？
運動量保存則からすると左側でも干渉縞は消えると思うのですが、
その場合、右側のスリットで観測するかどうかが、
左側に瞬時に伝わってしまい、
超高速通信ができてしまうように思えます。
いったいどうなっているのでしょうか？

回答No.4

sekisei · ベストアンサー

同時観測について言葉足らずでした。

同時観測は左右でおのおの別の人が観測するわけではありません。
左右でおのおの同時に到着した光子を検出した位置を計測します。
（ここまではご理解の通りかと思います）
次に左右での位置の差を採ります。
判りやすいように左で検出された光子の位置を原点として右側で検出された光子の位置とその位置での検出数をプロットしていくと初めて干渉縞が見ることができます。
紹介したHPに干渉縞のデータグラフがありますが、この横軸を見てもらうと判ります。（ｙ－ｙ’とあります）

そしてこの測定を行っている時に片方のスクリーンに現れる模様に干渉縞は現れていません。
上記の同時観測と呼ばれる測定とデータ処理をして初めて埋もれていた干渉縞を見出すことができるのです。
ですから同時観測を行うことで干渉縞を見出すには左右のスクリーンの測定結果を比較してやる過程が必要ですが、左右のスクリーンのデータを比較するためにはデータを電気信号などの光速以下の通信によりあるところの置いてある計算機に持ち寄らないといけませんから同時計測をするしないで光速を超えた通信は不可能です。

またどちらかのスリットでスリットのどちらを通ったかを観測してしまうと、もう方片方のスリットでもどちらのスリットを通るかが決まりますから干渉縞は発生しません。

つまりどんな手段を講じても絡み合った2光子を使った場合どちらかのスクリーンをただ見ているだけでは干渉縞は発生しません。

まだうまく説明できて無い気がしますので、不明なところがありましたらご質問ください。

お礼

なるほど。
すっきりしました。
詳しいご説明ありがとうございます。

回答No.3

tenntennsevengoo

NO.2さんの言ってることは本当ですか！？スリットで観測すると反対側のスリットで方向性が決まってしまうんですか？そうするとスリットの幅を３０万キロメートル以上離して実験した場合光速より早く伝達する情報が存在することになりますよ！！！！？
つまり質問者さんが仰ることは正しいということですね。

回答No.2

sekisei

こんばんは。
同様の疑問をもって色々調べたことがあります。

その前に確認ですが以下のような設備での実験ですよね？。

スクリーン－左の二重スリット←－－－EPR2光子光源－－－→右の二重スリット－スクリーン

これであっていると仮定して回答します。
＞左右の両方で干渉縞がみられれます。
ここが誤りです。
実際実験も行われていまして普通に観測しただけでは左右の二重スリットでは（厳密にはその下流のスクリーン上）干渉縞は現れません。
干渉縞を観測するには左右のスクリーン上に同時に到達した光子を計測する同時計測と言うものが必要になります。
http://journal.mycom.co.jp/cgi-bin/print?id=14159
（このHPを開くと印刷しようとするかもしれませんがキャンセルしてください）
このページの真ん中くらいです。
またこのHPで紹介された講演で使用されたスライドも公開されていて
http://www.nii.ac.jp/hrd/HTML/OpenHouse/h15/archive/pdf/y-yamamoto.pdf#search='%E3%82%A2%E3%82%A4%E3%83%89%E3%83%A9%E3%83%BC%E5%85%89%20%E3%83%80%E3%83%96%E3%83%AB%E3%82%B9%E3%83%AA%E3%83%83%E3%83%88'
にあります。
うまく開けなかったときは「アイドラー光　ダブルスリット」をキーワードにYahooで検索してみてください。

横道にそれましたが、二重スリットのどちらを通過したか観測してもしなくても干渉縞は生じないため超光速現象は発生しません。
同時観測を用いても同時観測が光速以下ですので結局超光速にはなりません。

お礼

ご回答ありがとうございます。
設備についてはまさにおっしゃる通りです。
なるほど、同時計測というのをやらないと干渉縞はできないんですね。
しかし、新たなる疑問が、、、
おそらく同時計測というのは左の人と右の人が同時に観測するのだと
思いますが、では、右の人が同時に観測する・しないを選択すると、
左の人が常に同じ観測を行っていても右の人の選択に応じて
干渉縞が現れたり・現れなかったりしてしまいませんか？
となると、右の人の選択が左の人に超高速で伝わってる気がするのですが。

回答No.1

NAZ0001

>このとき、左側でも干渉縞は消えるのでしょうか？
装置を上下逆にしてみてください。…右か左かは関係ないですよね。

>超高速通信ができてしまうように思えます。
一見、情報が超光速で伝達されているように見えますが。「観測結果を選択できない」ため、この現象に任意の情報を乗せることは出来ません。
EPRの場合も、所詮は「あらかじめ設定して見えないようにしておいた鍵」であって、暗号キーが超光速で伝達されるわけではありません。よって、パラドックスは発生しません。

お礼

すばやいご回答ありがとうございます。
ただ、装置を逆にするの意味が良くわかりませんでした。
ごめんなさい。