La interferencia de un fotón único se refiere a los efectos de interferencia observados cuando los fotones son emitidos uno a la vez y detectados individualmente, pero la acumulación de eventos de detección a lo largo de muchos ensayos reproduce un patrón de interferencia determinado por la superposición de amplitudes de camino.

Principio

Las probabilidades cuánticas derivan del cuadrado del módulo de la suma de amplitudes de probabilidad; un solo cuanto porta una amplitud para cada camino disponible y sus estadísticas de detección, acumuladas, revelan interferencia aunque cada detección sea un evento localizado.

Demostración

Utilizar una fuente heraldada de fotones únicos o un láser fuertemente atenuado para enviar fotones uno por uno a través de un interferómetro Mach–Zehnder o un sistema de doble rendija. Las detecciones individuales son localizadas, pero tras muchos fotones la distribución de conjunto muestra franjas de alta visibilidad cuando se conserva la coherencia.

Aplicación incorrecta

Afirmar que cada fotón se divide físicamente en dos piezas clásicas o que una sola detección ya 'muestra' la interferencia de forma aislada malinterpreta el carácter estadístico; igualmente erróneo es suponer que experimentos con fotones únicos no pueden mostrar interferencia por la discreción de los eventos.

Consecuencia

La interferencia de fotón único demuestra que la interferencia es una propiedad de las amplitudes de una sola partícula y no únicamente un fenómeno de onda macroscópica, y es base para tecnologías cuánticas como la interferometría de un solo fotón y la criptografía cuántica.

Inversión

Cuando los fotones se hacen distinguibles (jitter temporal, marcado de polarización o detección del camino), la interferencia desaparece y el histograma de detección se convierte en la suma incoherente de contribuciones por camino.

Límite

Se aplica cuando los fotones se generan con coherencia temporal y espacial suficiente y los detectores tienen sensibilidad a fotón único; fuentes térmicas caóticas, pulsos multi‑fotón o pérdida de coherencia eliminan la firma de interferencia de fotón único.

Tensión semántica

Existe tensión entre explicaciones clásicas de las franjas basadas en ondas y la descripción cuántica de partícula única; aunque las franjas de conjunto parecen interferencia clásica, la visión cuántica enfatiza la superposición de amplitudes y el evento de detección indivisible.

Síntesis

La interferencia de un fotón único une la detección particulada individual con la construcción ondulatoria del patrón: cada fotón porta amplitudes para caminos alternativos y la acumulación estadística de detecciones localizadas reconstruye el patrón de interferencia determinado por la superposición de amplitudes.