A hullám- és részecsketulajdonság az anyag két alapvető tulajdonsága a természetben. A fény esetében a vita arról, hogy hullámról vagy részecskéről van-e szó, egészen a 17. századig nyúlik vissza. Newton a fény viszonylag tökéletes részecskeelméletét alkotta meg könyvébenOptika, ami a fény részecskeelméletét közel egy évszázadra a mainstream elméletté tette. Huygens, Thomas Young, Maxwell és mások úgy vélték, hogy a fény hullám. A 20. század elejéig Einstein azt javasolta, hogyOptikakvantum magyarázatafotoelektromos...effektus, amely ráébresztette az embereket, hogy a fény hullám- és részecske-kettősség jellemzőivel rendelkezik. Bohr később híres komplementaritási elvében rámutatott, hogy az, hogy a fény hullámként vagy részecskeként viselkedik, az adott kísérleti környezettől függ, és hogy mindkét tulajdonság nem figyelhető meg egyszerre egyetlen kísérletben. Miután azonban John Wheeler javasolta híres késleltetett szelekciós kísérletét, annak kvantumváltozata alapján, elméletileg bebizonyosodott, hogy a fény egyidejűleg testesíthet meg egy hullám-részecske szuperpozíciós állapotot, amelyben „sem hullám, sem részecske, sem hullám, sem részecske” áll fenn, és ezt a furcsa jelenséget számos kísérletben megfigyelték. A fény hullám-részecske szuperpozíciójának kísérleti megfigyelése megkérdőjelezi Bohr komplementaritási elvének hagyományos határait, és újraértelmezi a hullám-részecske dualitás fogalmát.
2013-ban, az Alice Csodaországban című film cheshire-i macskája által ihletve, Aharonov és munkatársai felvetették a kvantum-cheshire-i macska elméletét. Ez az elmélet egy nagyon újszerű fizikai jelenséget tár fel, nevezetesen azt, hogy a cheshire-i macska teste (fizikai entitás) képes térbeli elkülönülést megvalósítani mosolygó arcától (fizikai attribútum), ami lehetővé teszi az anyagi attribútum és az ontológia szétválasztását. A kutatók ezután megfigyelték a cheshire-i macska jelenségét mind neutron-, mind fotonrendszerekben, és megfigyelték azt a jelenséget is, amikor két kvantum-cheshire-i macska mosolygó arcokat cserél.
Nemrégiben, ezen elmélet ihlette, Li Chuanfeng professzor csapata a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetemen, Chen Jingling professzor csapatával együttműködve a Nankai Egyetemen, felismerte a hullám-részecske kettősség szétválasztásátOptika, azaz a hullámtulajdonságok és a részecsketulajdonságok térbeli szétválasztását, különböző fotonszabadsági fokokat használó kísérletek tervezésével és virtuális időfejlődésen alapuló gyenge mérési technikák alkalmazásával. A fotonok hullám- és részecsketulajdonságait egyidejűleg figyelik meg különböző régiókban.
Az eredmények segítenek majd elmélyíteni a kvantummechanika alapfogalmának, a hullám-részecske dualitásnak a megértését, és az alkalmazott gyenge mérési módszer ötleteket ad a kvantumprecíziós mérés és a kontrafaktuális kommunikáció irányába irányuló kísérleti kutatásokhoz is.
| papíralapú információk |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. és munkatársai. Egyetlen foton hullám-részecske dualitásának szétválasztásának kísérleti bemutatása a kvantum Cheshire-katalógussal. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Közzététel ideje: 2023. dec. 25.