Bølge- og partikkelegenskap er to grunnleggende egenskaper til materie i naturen.Når det gjelder lys, går debatten om hvorvidt det er en bølge eller en partikkel tilbake til 1600-tallet.Newton etablerte en relativt perfekt partikkelteori om lys i sin bokOptikk, som gjorde at partikkelteorien om lys ble mainstream-teorien i nesten et århundre.Huygens, Thomas Young, Maxwell og andre trodde at lys var en bølge.Fram til tidlig på 1900-tallet foreslo EinsteinOptikkkvanteforklaring avfotoelektriskeffekt, som fikk folk til å innse at lys har egenskapene til bølge- og partikkeldualitet.Bohr påpekte senere i sitt berømte komplementaritetsprinsipp at hvorvidt lys oppfører seg som en bølge eller en partikkel avhenger av det spesifikke eksperimentelle miljøet, og at begge egenskapene ikke kan observeres samtidig i et enkelt eksperiment.Men etter at John Wheeler foreslo sitt berømte eksperiment med forsinket seleksjon, basert på kvanteversjonen, har det blitt teoretisk bevist at lys samtidig kan legemliggjøre en bølge-partikkel-superposisjonstilstand av "verken bølge eller partikkel, verken bølge eller partikkel", og dette merkelige Fenomenet er observert i et stort antall eksperimenter.Den eksperimentelle observasjonen av bølge-partikkel-superposisjon av lys utfordrer den tradisjonelle grensen til Bohrs komplementaritetsprinsipp og omdefinerer konseptet bølge-partikkel-dualitet.
I 2013, inspirert av Cheshire-katten i Alice in Wonderland, Aharonov et al.foreslo kvante Cheshire-kattteorien.Denne teorien avslører et veldig nytt fysisk fenomen, det vil si at Cheshire-kattens kropp (fysiske enhet) kan realisere romlig separasjon fra smilefjeset (fysisk attributt), noe som gjør separasjonen av materiell attributt og ontologi mulig.Forskerne observerte deretter Cheshire-katt-fenomenet i både nøytron- og fotonsystemer, og observerte videre fenomenet med to kvante-Cheshire-katter som utvekslet smilende ansikter.
Nylig, inspirert av denne teorien, har professor Li Chuanfengs team ved University of Science and Technology of China, i samarbeid med professor Chen Jinglings team ved Nankai University, innsett atskillelsen av bølge-partikkel-dualiteten tilOptikk, det vil si romlig separasjon av bølgeegenskaper fra partikkelegenskaper, ved å designe eksperimenter ved bruk av ulike frihetsgrader for fotoner og ved bruk av svake måleteknikker basert på virtuell tidsevolusjon.Bølgeegenskapene og partikkelegenskapene til fotoner observeres samtidig i forskjellige regioner.
Resultatene vil bidra til å utdype forståelsen av det grunnleggende konseptet kvantemekanikk, bølge-partikkel-dualitet, og den svake målemetoden som brukes vil også gi ideer til den eksperimentelle forskningen i retning av kvantepresisjonsmåling og kontrafaktisk kommunikasjon.
|papirinformasjon |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. et al.Eksperimentell demonstrasjon av å skille bølge-partikkeldualiteten til et enkelt foton med kvante Cheshire-katten.Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Innleggstid: 25. desember 2023