Proprietățile undei și ale particulelor sunt două proprietăți de bază ale materiei din natură. În cazul luminii, dezbaterea dacă este o undă sau o particulă datează din secolul al XVII-lea. Newton a stabilit în cartea sa o teorie relativ perfectă a particulelor luminiiOptica, ceea ce a făcut ca teoria particulelor luminii să devină teoria mainstream timp de aproape un secol. Huygens, Thomas Young, Maxwell și alții credeau că lumina este un val. Până la începutul secolului al XX-lea, Einstein a propusOpticaexplicația cuantică afotoelectricefect, care i-a făcut pe oameni să realizeze că lumina are caracteristicile dualității unde și particule. Mai târziu, Bohr a subliniat în faimosul său principiu de complementaritate că dacă lumina se comportă ca o undă sau ca o particulă depinde de mediul experimental specific și că ambele proprietăți nu pot fi observate simultan într-un singur experiment. Cu toate acestea, după ce John Wheeler a propus faimosul său experiment de selecție întârziată, bazat pe versiunea sa cuantică, s-a dovedit teoretic că lumina poate întruchipa simultan o stare de suprapunere undă-particulă de „nici undă, nici particulă, nici undă, nici particulă”, și acest lucru ciudat. fenomenul a fost observat într-un număr mare de experimente. Observarea experimentală a suprapunerii undă-particulă a luminii provoacă granița tradițională a principiului complementarității lui Bohr și redefinește conceptul de dualitate undă-particulă.
În 2013, inspirat de pisica Cheshire din Alice în Țara Minunilor, Aharonov și colab. a propus teoria cuantică a pisicii Cheshire. Această teorie dezvăluie un fenomen fizic foarte nou, adică corpul pisicii Cheshire (entitate fizică) poate realiza separarea spațială de fața sa zâmbitoare (atributul fizic), ceea ce face posibilă separarea atributului material și ontologiei. Cercetătorii au observat apoi fenomenul pisicii Cheshire atât în sistemele de neutroni, cât și de fotoni și au observat în continuare fenomenul a două pisici Cheshire cuantice care schimbă fețe zâmbitoare.
Recent, inspirată de această teorie, echipa profesorului Li Chuanfeng de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China, în colaborare cu echipa profesorului Chen Jingling de la Universitatea Nankai, a realizat separarea dualității undă-particulă aOptica, adică separarea spațială a proprietăților undei de proprietățile particulelor, prin proiectarea de experimente folosind diferite grade de libertate ale fotonilor și folosind tehnici de măsurare slabe bazate pe evoluția timpului virtual. Proprietățile undei și proprietățile particulelor fotonilor sunt observate simultan în diferite regiuni.
Rezultatele vor ajuta la aprofundarea înțelegerii conceptului de bază de mecanică cuantică, dualitate undă-particulă, iar metoda de măsurare slabă folosită va oferi, de asemenea, idei pentru cercetarea experimentală în direcția măsurării cu precizie cuantică și a comunicării contrafactuale.
| informații pe hârtie |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. şi colab. Demonstrație experimentală a separării dualității undă-particulă a unui singur foton cu pisica cuantică Cheshire. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Ora postării: 25-dec-2023