Волновые и корпускулярные свойства — два основных свойства материи в природе. В случае света споры о том, является ли он волной или частицей, восходят к XVII веку. Ньютон в своей книге сформулировал относительно совершенную корпускулярную теорию света.ОптикаЭто привело к тому, что корпускулярная теория света стала основной теорией почти на столетие. Гюйгенс, Томас Янг, Максвелл и другие считали, что свет — это волна. До начала XX века Эйнштейн предлагал теорию...Оптикаквантовое объяснениефотоэлектрическийЭффект, который заставил людей осознать, что свет обладает характеристиками волнового и корпускулярного дуализма. Позже Бор в своем знаменитом принципе дополнительности указал, что поведение света как волны или как частицы зависит от конкретной экспериментальной среды, и что оба свойства не могут наблюдаться одновременно в одном эксперименте. Однако после того, как Джон Уилер предложил свой знаменитый эксперимент с отложенным отбором, основанный на его квантовой версии, было теоретически доказано, что свет может одновременно воплощать состояние волново-частичной суперпозиции «ни волны, ни частицы, ни волны, ни частицы», и это странное явление наблюдалось в большом количестве экспериментов. Экспериментальное наблюдение волново-частичной суперпозиции света бросает вызов традиционным границам принципа дополнительности Бора и переопределяет концепцию волново-частичного дуализма.
В 2013 году, вдохновившись Чеширским котом из «Алисы в Стране чудес», Ахаронов и др. предложили квантовую теорию Чеширского кота. Эта теория раскрывает совершенно новое физическое явление: тело Чеширского кота (физический объект) может пространственно отделяться от своей улыбающейся мордочки (физический атрибут), что делает возможным разделение материального атрибута и онтологии. Затем исследователи наблюдали феномен Чеширского кота как в нейтронных, так и в фотонных системах, а также наблюдали феномен обмена улыбающимися мордочками между двумя квантовыми Чеширскими котами.
Недавно, вдохновившись этой теорией, команда профессора Ли Чуаньфэна из Китайского университета науки и технологий в сотрудничестве с командой профессора Чэнь Цзинлин из Нанькайского университета реализовала разделение волново-частичного дуализма.ОптикаТо есть, пространственное разделение волновых свойств от свойств частиц путем разработки экспериментов с использованием различных степеней свободы фотонов и применения методов слабых измерений, основанных на виртуальной временной эволюции. Волновые свойства и свойства частиц фотонов наблюдаются одновременно в разных областях.
Полученные результаты помогут углубить понимание основных концепций квантовой механики, корпускулярно-волнового дуализма, а используемый метод слабого измерения также предоставит идеи для экспериментальных исследований в направлении квантовых точных измерений и контрфактической коммуникации.
| Информация о бумаге |
Ли, Дж. К., Сунь, К., Ван, Ю. и др. Экспериментальная демонстрация разделения волно-частичного дуализма одиночного фотона с помощью квантового кота Чешира. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Дата публикации: 25 декабря 2023 г.