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Die Interferenz eines Photons mit sich selbst

Der berühmte Physiker Paul Dirac prägte einmal den Begriff der "Interferenz des Photons mit sich selbst". Was heißt das eigentlich?

Wenn man beispielsweise einzelne Photonen jeweils in ein Mach-Zehnder-Interferometer schickt, beobachtet man nach einer Weile ein Interferenzmuster. Da immer nur ein einziges Photon zur selben Zeit im Aufbau ist, sagt man oft, es interferiert "mit sich selbst". Die Bedeutung ist folgende: Es ist in der Tat nicht direkt das Photon, das interferiert, sondern die beiden (Weg-)Möglichkeiten des Photons (gegeben durch die beiden Interferometer-Arme), die mathematisch jeweils durch eine eigene Wellenfunktion beschrieben werden, die dann addiert bzw. überlagert werden können. In der Quantenmechanik wird oft nicht das Objekt selbst betrachtet, sondern seine möglichen Zustände, in unserem Beispiel sind das die beiden möglichen Wege im Interferometer.