¿Borrador cuántico de elección tardía sin retrocausalidad?

La respuesta corta es que tienes razón. El experimento de elección retrasada no requiere travesuras retrocediendo en el tiempo, y todos los artículos de ciencia pop que implican que este es el caso son básicamente basura.

Por ejemplo, aquí está el ejemplo del circuito de borrador de elección retrasada de mi simulador de circuito cuántico Quirk :

Los cuadros verdes son pantallas de estado que muestran la probabilidad de cada posible resultado de medición, opcionalmente condicionado a los posibles resultados de medición de algunos otros qubits.

El cable superior es el qubit de "elección". El segundo cable es el qubit "que cortó". El resto de los cables son el qureg "dónde golpeó en la pantalla". Las dos primeras operaciones configuran cierto enredo entre el qubit de la rendija y el qureg de la pantalla.

Las cuatro pantallas de la derecha muestran que, si agrupa las medidas de la pantalla por el qubit de elección y el qubit de rendija, dentro de las agrupaciones verá un patrón de interferencia si y solo si el qubit de elección está activado.

Pero la correlación va en ambos sentidos. En lugar de pensar en cómo el qubit de elección y los qubits de rendija predicen la medida de la pantalla, podemos pensar en cómo la medida de la pantalla predice el estado del qubit de rendija.

Sería tedioso configurar$2^7$pantallas de esferas bloch, cada una condicionada a una medida de pantalla diferente. En su lugar, usemos una sola condición pero pasemos por las compensaciones hasta la medida de la pantalla. Este circuito deja muy claro que la posición de aterrizaje en la pantalla está correlacionada con diferentes estados del qubit de la rendija:

Este diagrama también responde a su pregunta principal:

[dada una posición de aterrizaje] ¿es más probable que el fotón de la señal se detecte en D1 [que en D2]?

Sí. El valor análogo a la probabilidad de posición dada D1-vs-D2 se muestra en ese cuadro verde en la parte superior derecha del diagrama. La oportunidad está cambiando a medida que nos enfocamos en diferentes posiciones.

Observe que el qubit gira como loco independientemente de si aplicamos el$X^{1/2}$rotación que será controlada por el qubit de elección. Todos$X^{1/2}$lo que hace la rotación es cambiar en qué eje está girando el qubit a medida que varío la posición de medición de la pantalla en la que se enfoca. Si no hay$X^{1/2}$rotación, el giro gira alrededor del eje de medición, por lo que no afecta la probabilidad de medir ON-vs-OFF (es decir, hemos elegido un eje de medición bastante pobre). pero si el$X^{1/2}$se aplica, entonces el giro es alrededor del eje Y en lugar del eje Z, y así se traduce en cambios en la probabilidad de medición de base computacional.

Así que aquí hay una interpretación de colapso hacia adelante en el tiempo del experimento de elección retrasada:

1. Creamos una situación en la que el qubit de la rendija se enreda con una posición de aterrizaje en la pantalla.
2. Medimos la posición de aterrizaje en la pantalla. Esto colapsa el sistema en un estado en el que el qubit de la rendija es puro, pero la dirección específica a la que apunta está determinada por la medición de la posición de aterrizaje.
3. Elegimos medir a lo largo de un eje que recoge estas variaciones de la medición del aterrizaje, o medir a lo largo de un eje totalmente sin información.
4. Actuamos sorprendidos de que nuestra elección haya determinado si vemos correlaciones entre la medición del qubit de la rendija y las mediciones de la posición de aterrizaje de la pantalla.
5. Pasamos a pensar en las correlaciones en la dirección opuesta y comenzamos a hablar sobre viajes en el tiempo, porque eso es lo que genera los dulces ingresos publicitarios de clickbait.

De acuerdo con su descripción, estoy de acuerdo con usted en que es posible una predicción de que es más probable que el fotón inactivo se detecte en D1 o D2, según el conocimiento de dónde el fotón de la señal golpea D0.
En su experimento simplificado, se ha mantenido un divisor de haz del 50% (BSc). Creo que la razón por la que se ha iniciado la discusión sobre la retrocausalidad es la siguiente:

• Un divisor de haz al 50% es un dispositivo que refleja el 50% de los fotones, el otro 50% puede pasar. Entonces, en el caso de un rayo láser que consta de una gran cantidad de fotones, es predecible que se refleje el 50% de los fotones.
• PERO es imposible predecir para un fotón individual, si será reflejado o no. Esto es pura coincidencia objetiva.

Ahora, de acuerdo con su descripción, es posible hacer una predicción para un solo fotón (el fotón inactivo) que llega a BSc (algunos nanosegundos después de que el fotón de señal entrelazado golpee D0), ya sea que se refleje en el divisor o no.
Este sería un resultado sorprendente ya que tal predicción no debería ser posible en absoluto.
La retrocausalidad entra en escena si tal predicción de un evento individual es inaceptable y, por lo tanto, todavía se considera imposible. En tal caso, el fotón inactivo impactaría de manera impredecible en D1 o D2.
Como consecuencia lógica, el resultado en D0 tendría que cambiarse retrocausalmente, para que al final apareciera el patrón de interferencia adecuado.

Esta respuesta supone (injustificada a partir de la v5 de la pregunta) que está utilizando la notación del artículo de Wikipedia sobre el tema.

Dado que, en la situación que ha descrito, la respuesta a su pregunta central,

es más probable que se detecte el fotón de la señal en$D_1$?

es si _ Si la interferencia fuera perfecta (es decir, en un experimento sin ruido), si detecta un fotón en una posición en la que el$D_0\wedge D_2$tasa de coincidencia tiene un nodo, entonces puede estar absolutamente seguro de que se observará la rueda loca en$D_1$y no$D_2$. Si el experimento no es perfecto, o la detección está ligeramente alejada de uno de los nodos, entonces habrá una pequeña probabilidad de detectar la rueda libre en$D_2$pero esto seguirá siendo más pequeño que en$D_1$.

Ahora, como usted nota, si el$D_1/D_2$la detección está en el futuro causal de la detección en$D_0$, y en ausencia de la posibilidad de introducir detecciones de qué manera, entonces, en lo que respecta a la causalidad, el experimento es menos desafiante y existen modelos clásicos razonables (que son específicos de este experimento y no extensibles a una teoría general) que hacer un buen trabajo al describir la dinámica sin ninguna extraña borrosidad cuántica.

Sin embargo, eso es solo porque le quitaste los colmillos al experimento al eliminar la parte central del argumento: la elección del borrador cuántico de elección retardada. El argumento estándar postula que dentro de los datos recopilados en$D_0$ya hay patrones de interferencia latentes a pesar de que los fotones fueron 'marcados' con información que puede usarse para discernir la información de qué ruta después de que el fotón (potencialmente) interferente ya haya sido detectado. Eso parece molestar a algunas personas.

En particular, tomemos su análisis y sigamos con él: suponga que ha medido el fotón en uno de los nodos del$D_0\wedge D_2$patrón de interferencia, y por lo tanto está seguro de que si mide en el$D_1/D_2$par sin sentido, entonces irás siempre a verlo en$D_1$. Entonces, algunas personas emprendedoras podrían decir "¡ajá! Ahora que sabemos que está interfiriendo, y cómo, no hagamos el$D_1/D_2$par, vamos a hacer el$D_3/D_4$en cambio, el par de sentido" ─ y, por supuesto, descubren que una vez que post-seleccionan eso, los patrones de interferencia desaparecen.

Estoy de acuerdo con usted en que el borrador cuántico de elección retardada no es particularmente sorprendente (o al menos, no veo cómo agrega algo más allá de la configuración estándar del borrador cuántico), pero está recortando partes clave del análisis. , y eso rara vez es un buen augurio.

Con la advertencia de que realmente no entiendo las opiniones que estoy a punto de describir, voy a tratar de explicar de dónde viene hablar de retrocausalidad.

Históricamente, ha habido mucha resistencia a la imagen de la realidad que pinta la mecánica cuántica, y la gente buscaba formas menos definidas pero más agradables de explicar el comportamiento experimental. (con, por supuesto, la esperanza de descubrir eventualmente una teoría bien definida)

Los experimentos más famosos tratan de acabar con estas diversas ideas alternativas. Por ejemplo, las diversas pruebas de Bell que acabaron con las teorías de variables ocultas locales.

Creo que la idea principal en juego aquí se origina en el experimento básico de la doble rendija. Normalmente ve un patrón de interferencia, pero si agrega algo al experimento para discernir la información de qué manera, el patrón de interferencia desaparece.

La idea potencial que generó es que el fotón normalmente está en algún estado de "interferiré", pero la presencia de un aparato de dirección le dice al fotón que cambie a un estado de "no interferiré".

Esto puede sonar extraño, pero recuerde que esto no está en el "¡Tengo una idea concreta que hace predicciones precisas y comprobables!" fase de la ciencia, se encuentra en las primeras etapas de "¡Estoy tratando de encontrar una manera de dar sentido a los datos!" fase de la ciencia.

Los experimentos del borrador cuántico fueron un gran paso para acabar con estas ideas; a pesar de la goma de borrar después, el dispositivo de qué manera todavía está allí para estropear la interferencia. Pero estas ideas aún pueden ser rescatadas de diversas maneras; por ejemplo, afirmando que todavía lleva algún tiempo para que el aparato de dirección opuesta estropee la interferencia, o la presencia del borrador le dice al fotón que no cambie al estado "No interferiré".

Estos intentos de recuperación sufren un golpe mortal debido a los experimentos con borradores cuánticos de elección retrasada; el fotón se ve obligado a "elegir" antes de que se haya hecho la elección de borrar, por lo que cualquier intento de apegarse a este tipo de explicaciones alternativas se ve obligado a recurrir a la retrocausalidad.

Pregunta anterior, y la parte física ya ha sido suficientemente explicada por las otras respuestas. Me gustaría responder a su pregunta:

Si es así, entonces ¿por qué hay alguna discusión sobre la causalidad inversa?

La razón principal es que la gente no entiende que el patrón en D0 en realidad no cambia. Las personas que han oído hablar del experimento, pero que en realidad no han mirado los detalles del mismo, piensan que qué detector D1-D4 aterriza el fotón determina dónde aterriza (ha aterrizado) su gemelo en D0. Los fotones D1/2 muestran un patrón de interferencia en D0, mientras que los fotones D3/D4 muestran un patrón de protuberancia en D0, por lo que el lugar donde aterriza el fotón D1-D4 debe influir en el lugar donde aterriza su gemelo en D0, ¿verdad? Creo que es una mala interpretación fácil de hacer por parte de un profano, e incluso le sucede a presentadores respetados como PBS Digital Studios: https://www.youtube.com/watch?v=8ORLN_KwAgs&t=157s .

No entienden que todos los fotones siempre muestran interferencia en D0, y nada cambia en base a lo que sucede en el otro lado. Es solo que si sumas los patrones de interferencia de los fotones que aterrizan en D3 o D4, se suman para formar un patrón de protuberancia.