A hullám- és részecsketulajdonság az anyag két alapvető tulajdonsága a természetben. A fény esetében a vita arról, hogy hullámról vagy részecskéről van-e szó, a 17. századra nyúlik vissza. Newton könyvében a fény viszonylag tökéletes részecskeelméletét hozta létreOptika, aminek köszönhetően a fény részecskeelmélete közel egy évszázadra a mainstream elméletté vált. Huygens, Thomas Young, Maxwell és mások úgy gondolták, hogy a fény hullám. A 20. század elejéig Einstein javasolta aOptikakvantum magyarázata afotoelektromoshatás, amely ráébredt arra, hogy a fény a hullám és a részecske kettősségével bír. Bohr később a híres komplementaritási elvében rámutatott, hogy az, hogy a fény hullámként vagy részecskeként viselkedik, a konkrét kísérleti környezettől függ, és mindkét tulajdonság nem figyelhető meg egyszerre egy kísérletben. Azonban miután John Wheeler javasolta híres késleltetett szelekciós kísérletét, annak kvantumváltozata alapján, elméletileg bebizonyosodott, hogy a fény egyidejűleg képes megtestesíteni egy hullám-részecske szuperpozíciós állapotot, amelyben „se hullám, se részecske, se hullám, se részecske”, és ez a furcsa. jelenséget számos kísérletben figyeltek meg. A fény hullám-részecske szuperpozíciójának kísérleti megfigyelése megkérdőjelezi a Bohr-féle komplementaritási elv hagyományos határát, és újradefiniálja a hullám-részecske kettősség fogalmát.
2013-ban az Alice Csodaországban Cheshire macska ihlette Aharonov et al. javasolta a kvantum Cheshire macskaelméletet. Ez az elmélet egy egészen újszerű fizikai jelenséget tár fel, vagyis a Cheshire-i macska teste (fizikai entitás) térbeli elkülönülést tud megvalósítani mosolygó arcától (fizikai tulajdonság), ami lehetővé teszi az anyagi attribútum és az ontológia elkülönítését. A kutatók ezután megfigyelték a Cheshire macska jelenségét mind a neutron-, mind a fotonrendszerekben, valamint azt a jelenséget, amikor két kvantum Cheshire macska mosolygós arcot cserél.
A közelmúltban, ettől az elmélettől inspirálva, Li Chuanfeng professzor csapata a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetemen Chen Jingling professzor professzor csapatával a Nankai Egyetemen együttműködve felismerte a hullám-részecske kettősség szétválását.Optika, vagyis a hullámtulajdonságok térbeli elválasztása a részecske tulajdonságaitól a fotonok különböző szabadsági fokát használó kísérletek tervezésével és a virtuális időfejlődésen alapuló gyenge mérési technikák alkalmazásával. A fotonok hullám- és részecsketulajdonságait egyidejűleg figyeljük meg különböző régiókban.
Az eredmények elősegítik a kvantummechanika alapfogalmának, a hullám-részecske kettősségnek az elmélyítését, az alkalmazott gyenge mérési módszer pedig a kvantumprecíziós mérés és a kontrafaktuális kommunikáció irányába mutató kísérleti kutatásokhoz is ad ötleteket.
| papíralapú információ |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. et al. Kísérleti demonstráció egyetlen foton hullám-részecske kettősségének elválasztásáról a kvantum Cheshire macskával. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Feladás időpontja: 2023. december 25