¿Qué tiene de malo este experimento que muestra que la comunicación FTL es posible o que la complementariedad no se sostiene?

Esta página tiene un buen resumen simple del experimento, presentan el siguiente esquema simple de un borrador cuántico de elección retrasada (el mismo que la Figura 1 en el artículo original de Kim et al.):

En este caso, si Alice detecta el "fotón inactivo" enredado en D3 o D4, entonces sabrá si el "fotón de señal" pasó por la rendija A o la rendija B, pero si el inactivo se detecta en D1 o D2, entonces el qué información de ruta para el fotón de señal se "borra". Alice sería libre de reemplazar los divisores de haz BSA y BSB con espejos para asegurarse de que todos los fotones inactivos se dirigieran al divisor de haz medio BS, asegurándose de que todos terminaran en D1 o D2 y se borrara su información de ruta. También sería libre de simplemente eliminar BSA y BSB para que todos los usuarios terminen en D3 y D4, de modo que ninguno de ellos tenga la información de qué ruta borrada. Y para una configuración lo suficientemente grande, en principio puede hacer cualquier elección después deBob ya ha observado el patrón de los fotones de señal que han pasado a través de la doble rendija y se han detectado en D0 (se supone que la posición de D0 debe variar para ver cuántos fotones de señal detecta en diferentes posiciones, pero no dude en reemplazar D0 por el "pantalla" más tradicional detrás de una doble rendija si aclara las cosas, el punto es que aquí es donde espera ver un patrón de interferencia o un patrón de no interferencia dependiendo de si sabe por qué rendija pasó el fotón de la señal ).

La clave de por qué esto no permite FTL o señalización hacia atrás en el tiempo es que Bob nunca ve ningún patrón de interferencia en el patrón total de fotones de señal que pasan por las rendijas, solo puede ver un patrón de interferencia si mira el subconjuntode fotones de señal que él sabe que estaban entrelazados con fotones que terminaron en uno de los dos detectores de borrado de ruta D1 o D2. Si graficas lo que el documento original llama la "detección conjunta" de fotones de señal con inactivos que fueron todos a D1, ves un patrón de interferencia, del mismo modo si graficas la detección conjunta de fotones de señal con inactivos que todos fueron a D2, ves un patrón de interferencia. Pero incluso si Alice se asegura de que todos los usuarios vayan a D1 o D2 reemplazando BSA y BSB con espejos, el patrón total de fotones de señal que ve Bob en D0 será la sumade fotones de señal enredados con los inactivos que terminan en D1 y fotones de señal enredados con los inactivos que terminan en D2, y la suma de los dos patrones de "detección conjunta" en realidad no es un patrón de interferencia, porque los picos del patrón de interferencia D1 alinearse con los valles del patrón de interferencia D2 y viceversa. Esto se ilustra en otro diagrama de la página a la que me vinculé anteriormente:

También puedes verlo en el gráfico de los patrones de interferencia R01 y R02 en la página de wikipedia:

El artículo original de Kim et al. señala este problema en la p. 2, diciendo "Está claro que hemos observado el patrón de interferencia de doble rendija de Young estándar. Sin embargo, hay un$\pi$cambio de fase entre las dos franjas de interferencia".

Entonces, independientemente de lo que haga Alice, Bob nunca ve un patrón de interferencia si solo mira el patrón total de fotones de señal que llegan a D0, solo después de comunicarse con Alice y saber qué usuarios fueron a qué detectores puede mirar subconjuntos particulares de fotones de señal cuyos inactivos fueron todos a un detector en particular, y ver un patrón de interferencia si ese detector es D1 o D2.

Si entiendo correctamente, Alice y Bob generan un par de fotones entrelazados y cada uno toma uno. Alice hace algo con el suyo (usted especificó un experimento de borrador cuántico en un momento determinado, pero no haré esa suposición) mientras que Bob hace un experimento estándar de doble rendija con el suyo.

Un punto menor aquí es que con un fotón nunca obtendrá franjas de interferencia, solo un punto, pero pueden solucionarlo repitiendo el experimento muchas veces, con Alice tratando de enviar la misma información cada vez, hasta que se haya construido un patrón. en la pantalla de Bob.

El resultado de este experimento depende de si alguna medida del fotón de Alice podría revelar por qué rendija pasó el fotón de Bob. (Una descripción más precisa de la configuración experimental resolvería esta pregunta). Si es posible, entonces Bob no verá un patrón de interferencia sin importar lo que haga Alice. Esto se debe a que para que desaparezca el patrón de interferencia solo es necesario que la información de qué ruta se registre en algún lugar y, en principio, sea accesible para la medición; no importa si la medición realmente sucede.

Si no puede, entonces Bob verá un patrón de interferencia sin importar lo que haga Alice, porque cualquier medida que Alice pueda realizar no colapsará la parte de la función de onda relacionada con las dos rendijas. El colapso no es todo o nada; solo colapsa la parte de la función de onda asociada con la cantidad medida.

Estos dos casos son en realidad dos extremos de un continuo; si las mediciones en el fotón de Alice pueden revelar información parcial sobre el camino, entonces Bob verá un patrón intermedio entre los patrones que interfieren y los que no interfieren. Pero en ningún caso el patrón depende de lo que Alice realmente haga con su fotón, solo de lo que podría decirle en principio.

En el artículo "Experimento de doble rendija resuelto en el tiempo con fotones entrelazados" (mencionado en su respuesta), aunque el texto de la Fig. 4 dice "Las franjas del patrón de interferencia se mueven a medida que el QWP cambia la fase de forma remota", parece que ellos estamos hablando de franjas que solo aparecen después de la selección posterior con D1 o D2, como en la configuración habitual de borrador cuántico. Tenga en cuenta que las franjas en la Fig. 4 (B/D) están etiquetadas como "anunciadas por D1/D2", y la Fig. 4 (A) muestra una envolvente de detección total sin franjas.

Solo leí el resumen del artículo mencionado en su pregunta, pero solo alega una violación del principio de complementariedad. A diferencia del principio de incertidumbre, el principio de complementariedad no es un principio fundamental de la mecánica cuántica y nunca tuvo una formulación matemática estándar. Si un intento particular de formalizarlo resulta ser incorrecto, eso no es un problema para la mecánica cuántica.