Волновое и корпускулярное свойство — два основных свойства материи в природе. В случае света спор о том, является ли он волной или частицей, восходит к 17 веку. Ньютон создал относительно совершенную корпускулярную теорию света в своей книгеОптика, что сделало корпускулярную теорию света основной теорией почти на столетие. Гюйгенс, Томас Юнг, Максвелл и другие считали, что свет — это волна. До начала 20-го века Эйнштейн предложилОптикаквантовое объяснениефотоэлектрическийэффект, который заставил людей осознать, что свет обладает характеристиками дуализма волны и частицы. Бор позже указал в своем знаменитом принципе дополнительности, что то, ведет ли себя свет как волна или частица, 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 выбором, основанный на его квантовой версии, было теоретически доказано, что свет может одновременно воплощать состояние суперпозиции волны и частицы «ни волны, ни частицы, ни волны, ни частицы», и это странное явление наблюдалось в большом количестве экспериментов. Экспериментальное наблюдение суперпозиции волны и частицы света бросает вызов традиционной границе принципа дополнительности Бора и переопределяет концепцию дуализма волны и частицы.
В 2013 году, вдохновленные Чеширским котом из «Алисы в стране чудес», Ааронов и др. предложили квантовую теорию Чеширского кота. Эта теория раскрывает совершенно новое физическое явление, а именно, что тело Чеширского кота (физическая сущность) может реализовать пространственное разделение от его улыбающегося лица (физический атрибут), что делает возможным разделение материального атрибута и онтологии. Затем исследователи наблюдали явление Чеширского кота как в нейтронных, так и в фотонных системах, а также наблюдали явление двух квантовых Чеширских котов, обменивающихся улыбающимися лицами.
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 свойств волн от свойств частиц, путем разработки экспериментов с использованием различных степеней свободы фотонов и использования слабых методов измерения, основанных на виртуальной эволюции времени. Свойства волн и свойства частиц фотонов наблюдаются одновременно в разных областях.
Результаты помогут углубить понимание базовой концепции квантовой механики, корпускулярно-волнового дуализма, а используемый метод слабых измерений также предоставит 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.