Интерферометр Маха — Цендера

https://sunandstuff.com/atest/mach/

В минимальной версии состоит из источника фотонов, двух зеркал, двух полупрозрачных зеркал с прозрачностью 50% и двух детекторов фотонов. Кажется, что если выпустить фотон, то он сначала либо пройдет через полупрозрачное зеркало прямо, либо отразится и пойдет наверх. Затем фотоны в обоих случаях отразятся от своих зеркал и снова распределятся либо в один детектор либо в другой. Но это не то, что происходит в реальности. В реальности фотон всегда попадает только в верхний детектор. Выглядит как магия или ошибка, но на самом деле, так ведут себя любые частицы, когда они супермаленькие. Вот что происходит на самом деле. Когда фотон попадает на первое полупрозрачное зеркало, он не выбирает какой-то определённый путь для себя, он идёт сразу по каждому. Учёные называют это «суперпозицией». Положение фотона в пространстве описывается волновой функцией, и в момент прохода через зеркало эта функция становится более сложной, двойной. Та ее часть, что проходит насквозь, похожа на изначальную волну, только ее «высота» теперь не единица, а единица деленная на корень из двух. А та, часть, что отражается наверх, еще и «переворачивается» (по научному ее фаза смещается на π радиан). Затем обе части функции попадают на зеркало и обе смещаются на π радиан, так что теперь верхняя возвращается к изначальной фазе, а нижняя становится перевёрнутой. И самое интересное происходит на последнем полупрозрачном зеркале. Каждая из двух волн разделяется еще на две, и получается что две из четырех частей идут к верхнему детектору, а ещё две — к правому. Причём то, что отражается слева наверх меняет фазу, а то что снизу вправо — нет. И тут вступают в силу волновые свойства, когда каждая пара волн взаимодействует между собой. Обе волны, которые идут наверх находятся в одной фазе, «горб» одной находится там же, где «горб» другой. Когда они накладываются друг на друга получается волна такой же высоты, что и изначальная. А вот в паре, которая идет вправо, там где у одной волны «горб», у другой — «яма», и при наложении они полностью уничтожают друг друга. Так же как в системе подавления шума в наушниках создается внутренняя звуковая волна, которая отменяет внешнюю. В итоге вся вероятность положения фотона уходит наверх и срабатывает только верхний детектор. В визуализации еще можно подкрутить фазы для каждого из путей и посмотреть, что получится на выходе.