Волновые и корпускулярные свойства – два основных свойства материи в природе. В случае света спор о том, является ли он волной или частицей, ведётся с XVII века. Ньютон в своей книге сформулировал относительно совершенную корпускулярную теорию света.Оптика, благодаря чему корпускулярная теория света стала общепринятой почти на столетие. Гюйгенс, Томас Юнг, Максвелл и другие считали, что свет — это волна. До начала XX века Эйнштейн предложилОптикаквантовое объяснениефотоэлектрическийэффект, который заставил людей осознать, что свет обладает характеристиками волнового и корпускулярного дуализма. Позже Бор указал в своем знаменитом принципе дополнительности, 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 суперпозиции волны и частицы «ни волна, ни частица, ни волна, ни частица», и это странное явление наблюдалось во множестве экспериментов. Экспериментальное наблюдение суперпозиции волны и частицы света бросает вызов традиционным границам принципа дополнительности Бора и переопределяет концепцию корпускулярно-волнового дуализма.
В 2013 году, вдохновлённые Чеширским котом из «Алисы в Стране чудес», Ааронов и его коллеги предложили квантовую теорию Чеширского кота. Эта теория раскрывает совершенно новый физический феномен: тело Чеширского кота (физическая сущность) может осуществлять пространственное разделение от его улыбающегося лица (физического атрибута), 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 явление обмена улыбающимися лицами двух квантовых Чеширских котов.
Недавно, вдохновленная этой теорией, группа профессора Ли Чуаньфэна из Китайского университета науки и технологий в сотрудничестве с группой профессора Чэнь Цзинлина из Нанькайского университета осуществила разделение корпускулярно-волнового дуализмаОптика, то есть пространственное разделение волновых свойств от корпускулярных, путём проведения экспериментов с использованием различных степеней свободы фотонов и применения слабых методов измерений, основанных на виртуальной эволюции во времени. Волновые и корпускулярные свойства фотонов наблюдаются одновременно в разных областях.
Результаты помогут углубить понимание базовой концепции квантовой механики, корпускулярно-волнового дуализма, а используемый метод слабых измерений также даст идеи для экспериментальных исследований в направлении квантово-точных измерений и контрфактуальной коммуникации.
| информация о бумаге |
Ли, Дж. К., Сан, К., Ван, И. и др. Экспериментальная демонстрация разделения корпускулярно-волнового дуализма одиночного фотона с помощью квантового Чеширского кота. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Время публикации: 25 декабря 2023 г.