2. 量子擦除

2.1 量子擦除的基本原理

1982 年，Marlan O. Scully 和 Kai Drühl 最早提出量子擦除的概念[1,3]。根据玻尔的互补 性原理，光子的路径信息泄露则无干涉条纹，但是如果将泄露的路径信息通过某种方式擦 除，情况会怎样呢？Marlan O. Scully 和 Kai Drühl 通过理论计算表明：如果将泄露的路径 信息擦除，干涉条纹会重新出现！他们考虑的模型如图 1（a）所示[3]，在共振脉冲光子 l 的 激发下，两个定位在位置 1 和位置 2 上的两能级原子（原子 1 和原子 2）发生辐射跃迁。 假设其中一个原子发生跃迁，从低能级 b 到高能级 a，再从高能级 a 自发跃迁回到低能级 b， 发出一个光子。由于不知道是原子 1 还是原子 2 发出的（两个原子的终态都是 b）, 所以 光子会产生干涉条纹。图 1（b）考虑的是两个三能级的原子[3]，在共振脉冲光子 l1 的激

发下，两个定位在位置 1 和位置 2 上的原子 1 和原子 2 将会发生辐射跃迁，其中一个原子来!自-优.尔,论:文+网www.chuibin.com

发生辐射跃迁，从低能级 c 到高能级 a，再自发跃迁从高能级 a 回到低能级 b，发出一个光 子，另一个原子仍然留在低能级 c。由于原子 1 和原子 2 的终态不同, 所以可以判断光子 是从哪一个原子发出的，光子不会产生干涉条纹。第三种情况是对于两个四能级系统的 原子，如图 1（c）所示[3]，在共振脉冲光子 l1 的激发下，两个定位在位置 1 和位置 2 上的 原子 1 和原子 2 将会发生辐射跃迁。假设其中一个原子发生辐射跃迁，从低能级 c 到高能

级 a，再发生自发跃迁，从高能级 a 到低能级 b。如果再给以共振脉冲光子 l2 的激发，使得 原子发生辐射跃迁，从低能级 b 到高能级 b。再从高能级 b自发跃迁回到低能级 c，发出 一个光子，如果探测到光子，路径信息被擦除，由于不知道是原子 1 还是原子 2 发出 的（两个原子的终态都是 c）, 所以光子会产生干涉条纹。光子是其路径信息的载体