Własność falowa i cząsteczkowa to dwie podstawowe właściwości materii w naturze. W przypadku światła debata na temat tego, czy jest to fala czy cząstka, sięga XVII wieku. Newton ustanowił stosunkowo doskonałą teorię cząsteczkową światła w swojej książceOptyka, co sprawiło, że cząsteczkowa teoria światła stała się główną teorią na prawie stulecie. Huygens, Thomas Young, Maxwell i inni uważali, że światło jest falą. Do początku XX wieku Einstein zaproponowałOptykawyjaśnienie kwantowefotoelektrycznyefekt, który 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 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 dużej liczbie eksperymentów. Eksperymentalna obserwacja superpozycji korpuskularno-falowej światła podważa tradycyjną granicę zasady komplementarności Bohra i na nowo definiuje koncepcję dualizmu korpuskularno-falowego.
W 2013 roku, zainspirowani kotem z Cheshire z Alicji w Krainie Czarów, Aharonov i in. zaproponowali kwantową teorię kota z Cheshire. Teoria ta ujawnia bardzo nowe zjawisko fizyczne, mianowicie ciało kota z Cheshire (byt fizyczny) może realizować separację przestrzenną od swojej uśmiechniętej buźki (atrybut fizyczny), co umożliwia separację atrybutu materialnego i ontologii. Następnie naukowcy zaobserwowali zjawisko kota z Cheshire w układach neutronowych i fotonowych, a następnie zaobserwowali 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 w Nankai, odkrył rozdzielenie dualizmu korpuskularno-falowegoOptyka, czyli przestrzenne rozdzielenie właściwości falowych od właściwości cząsteczkowych poprzez projektowanie eksperymentów z wykorzystaniem różnych stopni swobody fotonów i stosowanie słabych technik pomiarowych opartych na wirtualnej ewolucji czasu. Właściwości falowe i właściwości cząsteczkowe fotonów są obserwowane jednocześnie w różnych regionach.
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 kontrfaktycznej komunikacji.
| informacje o papierze |
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