Bølge- og partikelegenskaber er to grundlæggende egenskaber af stof i naturen. I tilfælde af lys stammer debatten om, hvorvidt det er en bølge eller en partikel tilbage til det 17. århundrede. Newton etablerede en relativt perfekt partikelteori i sin bog i sin bogOptik, der fik partikelteorien om lys til at blive mainstream -teorien i næsten et århundrede. Huygens, Thomas Young, Maxwell og andre troede, at lys var en bølge. Indtil det tidlige 20. århundrede foreslog EinsteinOptikkvanteforklaring afFotoelektriskEffekt, der fik folk til at indse, at lys har egenskaberne ved bølge- og partikeldualitet. Bohr påpegede senere i sit berømte komplementaritetsprincip, at om lys opfører sig som en bølge eller en partikel afhænger af det specifikke eksperimentelle miljø, og at begge egenskaber ikke kan observeres samtidig i et enkelt eksperiment. Efter at John Wheeler foreslog sit berømte forsinkede selektionseksperiment, baseret på dets kvanteversion, har det imidlertid teoretisk bevist, at lys samtidig kan omfatte en bølgepartikel-superpositionstilstand "hverken bølge eller partikel, hverken bølge eller partikel", og dette underlige fænomen er blevet observeret i et stort antal eksperimenter. Den eksperimentelle observation af bølgepartikel-superposition af lys udfordrer den traditionelle grænse for Bohrs komplementaritetsprincip og omdefinerer begrebet bølgepartikel-dualitet.
I 2013, inspireret af Cheshire Cat i Alice i Eventyrland, Aharonov et al. foreslog Quantum Cheshire Cat Theory. Denne teori afslører et meget nyt fysisk fænomen, det vil sige Cheshire Cat's krop (fysisk enhed) kan realisere rumlig adskillelse fra dets smiley -ansigt (fysisk attribut), hvilket gør adskillelsen af materialegenskab og ontologi mulig. Forskerne observerede derefter Cheshire Cat -fænomenet i både neutron- og fotonsystemer og observerede yderligere fænomenet med to kvante Cheshire -katte, der udvekslede smilende ansigter.
For nylig, inspireret af denne teori, har professor Li Chuanfengs team ved University of Science and Technology of China, i samarbejde med professor Chen Jinglings team ved Nankai University, indset adskillelse af bølgepartikeldualiteten afOptik, det vil sige den rumlige adskillelse af bølgeegenskaber fra partikelegenskaber, ved at designe eksperimenter ved hjælp af forskellige grader af fotoner og anvendelse af svage måleteknikker baseret på virtuel tidsudvikling. Bølgeegenskaber og partikelegenskaber af fotoner observeres samtidigt i forskellige regioner.
Resultaterne vil hjælpe med at uddybe forståelsen af det grundlæggende koncept med kvantemekanik, bølgepartikel-dualitet og den anvendte svage målemetode vil også give ideer til den eksperimentelle forskning i retning af kvantepræcisionsmåling og kontrafaktisk kommunikation.
| Papiroplysninger |
Li, Jk., Sun, K., Wang, Y. et al. Eksperimentel demonstration af adskillelse af bølge -dele -dualiteten af en enkelt foton med Quantum Cheshire -katten. Let SCI Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Posttid: DEC-25-2023