Własność fal i cząstek to dwie podstawowe właściwości materii w przyrodzie. W przypadku światła debata na temat tego, czy jest to fala, czy cząstka, sięga XVII wieku. Newton ustanowił w swojej książce stosunkowo doskonałą cząsteczkową teorię światłaOptyka, co sprawiło, że cząsteczkowa teoria światła stała się teorią głównego nurtu na prawie sto lat. Huygens, Thomas Young, Maxwell i inni wierzyli, że światło jest falą. Do początków XX wieku Einstein proponował tzwOptykakwantowe wyjaśnieniefotoelektrycznyefekt, który uświadomił ludziom, że światło ma cechy dualizmu falowego i cząsteczkowego. Bohr zauważył później w swojej słynnej zasadzie komplementarności, że to, czy światło zachowuje się jak fala, czy cząstka, zależy od konkretnego środowiska eksperymentalnego i że obu właściwości nie można zaobserwować jednocześnie w jednym eksperymencie. Jednak po tym, jak John Wheeler zaproponował swój słynny eksperyment z opóźnioną selekcją, oparty na jego wersji kwantowej, teoretycznie udowodniono, że światło może jednocześnie ucieleśniać stan superpozycji falowo-cząsteczkowej „ani fala, ani cząstka, ani fala, ani cząstka” i to dziwne Zjawisko to zaobserwowano w wielu eksperymentach. Eksperymentalna obserwacja superpozycji światła między cząsteczkami falowymi podważa tradycyjną granicę zasady komplementarności Bohra i na nowo definiuje koncepcję dualności korpuskularno-falowej.
W 2013 roku Aharonov i in. zainspirowani kotem z Cheshire w Alicji w Krainie Czarów. zaproponował kwantową teorię kota z Cheshire. Teoria ta ujawnia bardzo nowatorskie zjawisko fizyczne, to znaczy, że ciało kota z Cheshire (byt fizyczny) może realizować przestrzenne oddzielenie od jego uśmiechniętej buźki (atrybut fizyczny), co umożliwia oddzielenie atrybutu materialnego i ontologii. Następnie badacze zaobserwowali zjawisko kota z Cheshire zarówno w układzie neutronowym, jak i fotonowym, a następnie zaobserwowali zjawisko wymiany uśmiechniętych twarzy dwóch kwantowych kotów z Cheshire.
Niedawno zainspirowany tą teorią zespół profesora Li Chuanfenga z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii, we współpracy z zespołem profesora Chen Jinglinga z Uniwersytetu Nankai, odkrył oddzielenie dualizmu falowo-cząsteczkowegoOptyka, czyli przestrzenne oddzielenie właściwości fal od właściwości cząstek, poprzez projektowanie eksperymentów z wykorzystaniem różnych stopni swobody fotonów i stosowanie słabych technik pomiarowych opartych na wirtualnej ewolucji w czasie. Właściwości falowe i właściwości cząsteczkowe fotonów obserwuje się jednocześnie w różnych obszarach.
Wyniki pomogą pogłębić zrozumienie podstawowych koncepcji mechaniki kwantowej, dualności falowo-cząsteczkowej, a zastosowana słaba metoda pomiarowa dostarczy także pomysłów do badań eksperymentalnych w kierunku pomiaru precyzji kwantowej i komunikacji kontrfaktycznej.
| informacje papierowe |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. i in. Eksperymentalna demonstracja oddzielenia dualizmu falowo-cząsteczkowego pojedynczego fotonu za pomocą kwantowego kota z Cheshire. Aplikacja Light Sci 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Czas publikacji: 25 grudnia 2023 r