Własności falowe i cząsteczkowe to dwie podstawowe właściwości materii w przyrodzie. W przypadku światła debata nad tym, czy jest ono falą, czy cząsteczką, sięga XVII wieku. Newton w swojej książce stworzył stosunkowo doskonałą cząsteczkową teorię światła.Optyka, co sprawiło, że cząsteczkowa teoria światła stała się teorią dominującą przez prawie stulecie. Huygens, Thomas Young, Maxwell i inni wierzyli, że światło jest falą. Do początku XX wieku Einstein proponowałOptykawyjaśnienie kwantowefotoelektrycznyEfekt ten uświadomił ludziom, że światło ma cechy dualizmu korpuskularno-falowego. Bohr później wskazał w swojej słynnej zasadzie komplementarności, że to, czy światło zachowuje się jak fala, czy jak cząstka, zależy od konkretnego środowiska eksperymentalnego i że obu tych właściwości nie można zaobserwować jednocześnie w jednym eksperymencie. Jednak po tym, jak John Wheeler zaproponował swój słynny eksperyment z opóźnioną selekcją, oparty na jego kwantowej wersji, teoretycznie udowodniono, że światło może jednocześnie ucieleśniać stan superpozycji korpuskularno-falowej „ani fala, ani cząstka, ani fala, ani cząstka”, a to dziwne zjawisko zaobserwowano w wielu eksperymentach. Eksperymentalna obserwacja superpozycji korpuskularno-falowej światła podważa tradycyjną granicę zasady komplementarności Bohra i redefiniuje koncepcję dualizmu korpuskularno-falowego.
W 2013 roku, zainspirowani Kotem z Cheshire z Alicji w Krainie Czarów, Aharonov i wsp. zaproponowali kwantową teorię Kota z Cheshire. Teoria ta ujawnia zupełnie nowe zjawisko fizyczne: ciało Kota z Cheshire (byt fizyczny) może osiągnąć separację przestrzenną od swojej uśmiechniętej buźki (cechy fizycznej), co umożliwia separację atrybutu materialnego od ontologii. Następnie naukowcy zaobserwowali zjawisko Kota z Cheshire zarówno w układach neutronowych, jak i fotonowych, a następnie zjawisko dwóch kwantowych Kotów z Cheshire wymieniających się uśmiechniętymi buźkami.
Niedawno, zainspirowany tą teorią, zespół profesora Li Chuanfenga z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Chinach, we współpracy z zespołem profesora Chen Jinglinga z Uniwersytetu Nankai, odkrył rozdzielenie dualizmu korpuskularno-falowegoOptyka, czyli przestrzenne rozdzielenie właściwości falowych od właściwości cząsteczkowych poprzez projektowanie eksperymentów z wykorzystaniem różnych stopni swobody fotonów i słabych technik pomiarowych opartych na wirtualnej ewolucji czasu. Właściwości falowe i cząsteczkowe fotonów są obserwowane jednocześnie w różnych obszarach.
Wyniki pomogą pogłębić zrozumienie podstawowych koncepcji mechaniki kwantowej, dualizmu korpuskularno-falowego, a stosowana słaba metoda pomiaru dostarczy również pomysłów na badania eksperymentalne w kierunku precyzyjnych pomiarów kwantowych i komunikacji kontrfaktycznej.
| informacje papierowe |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. i in. Eksperymentalna demonstracja rozdzielenia dualizmu korpuskularno-falowego pojedynczego fotonu za pomocą kwantowego kota z Cheshire. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Czas publikacji: 25-12-2023