Våg- och partikelegenskaper är två grundläggande egenskaper hos materien i naturen. När det gäller ljus, debatten om huruvida det är en våg eller en partikel går tillbaka till 1600 -talet. Newton etablerade en relativt perfekt partikelteori om ljus i sin bokOptik, som gjorde att partikelteorin om ljus blev mainstream -teorin i nästan ett sekel. Huygens, Thomas Young, Maxwell och andra trodde att ljus var en våg. Fram till början av 1900 -talet föreslog EinsteinOptikkvantförklaring avfotoelektriskEffekt, som fick människor att inse att ljus har egenskaperna hos våg- och partikeldualitet. Bohr påpekade senare i sin berömda komplementaritetsprincip att huruvida ljus uppför sig som en våg eller en partikel beror på den specifika experimentella miljön, och att båda egenskaperna inte kan observeras samtidigt i ett enda experiment. Efter att John Wheeler föreslog sitt berömda försenade urvalsexperiment, baserat på dess kvantversion, har det emellertid teoretiskt bevisat att ljus samtidigt kan förkroppsliga ett vågpartikel-superposition av ”varken våg eller partikel, varken våg eller partikel”, och detta konstiga fenomen har observerats i ett stort antal experiment. Den experimentella observationen av vågpartikel superposition av ljus utmanar den traditionella gränsen för Bohrs komplementaritetsprincip och omdefinierar begreppet vågpartikeldualitet.
2013, inspirerad av Cheshire Cat i Alice i Wonderland, Aharonov et al. föreslog kvanten Cheshire Cat Theory. Denna teori avslöjar ett mycket nytt fysiskt fenomen, det vill säga Cheshire -kattens kropp (fysisk enhet) kan förverkliga rumslig separering från dess smiley -ansikte (fysiskt attribut), vilket gör separationen av materialattribut och ontologi möjlig. Forskarna observerade sedan Cheshire Cat -fenomenet i både neutron- och fotonsystem och observerade vidare fenomenet med två kvant Cheshire -katter som bytte ut leende ansikten.
Nyligen, inspirerad av denna teori, har professor Li Chuanfengs team vid University of Science and Technology of China, i samarbete med professor Chen Jinglings team vid Nankai University, insett separationen av vågpartikeldualiteten iOptik, det vill säga den rumsliga separationen av vågegenskaper från partikelegenskaper, genom att utforma experiment med olika grader av fotonfrihet och använda svaga mättekniker baserade på virtuell tidsutveckling. Vågegenskaperna och partikelegenskaperna för fotoner observeras samtidigt i olika regioner.
Resultaten kommer att hjälpa till att fördjupa förståelsen för det grundläggande begreppet kvantmekanik, vågpartikeldualitet och den svaga mätmetoden som används kommer också att ge idéer för experimentell forskning i riktning mot kvantprecisionsmätning och kontrafaktisk kommunikation.
| Pappersinformation |
Li, Jk., Sun, K., Wang, Y. et al. Experimentell demonstration av att separera vågen - partikeldualiteten för en enda foton med kvant Cheshire Cat. Light SCI Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Posttid: dec-25-2023