Golf- en deeltjeseigenschap zijn twee basiseigenschappen van materie in de natuur. In het geval van licht dateert het debat of het een golf of een deeltje is tot de 17e eeuw. Newton heeft in zijn boek een relatief perfecte deeltjestheorie van licht opgerichtOptiek, waardoor de lichttheorie van licht bijna een eeuw de mainstream -theorie werd. Huygens, Thomas Young, Maxwell en anderen geloofden dat licht een golf was. Tot het begin van de 20e eeuw stelde Einstein deOptiekKwantumverklaring van defoto -elektrischEffect, waardoor mensen zich realiseren dat licht de kenmerken heeft van golf- en deeltjesdualiteit. Bohr wees er later op in zijn beroemde complementariteitsprincipe dat of licht zich gedraagt als een golf of een deeltje afhankelijk is van de specifieke experimentele omgeving, en dat beide eigenschappen niet gelijktijdig in een enkel experiment kunnen worden waargenomen. Nadat John Wheeler echter zijn beroemde vertraagde selectie-experiment had voorgesteld, op basis van zijn kwantumversie, is theoretisch bewezen dat licht tegelijkertijd een superpositie-toestand van de golfdeeltjes van "noch golf noch deeltje, golf noch deeltje" kan belichamen, en dit vreemde fenomeen is waargenomen in een groot aantal experimenten. De experimentele observatie van de superpositie van de golfdeeltjes van licht daagt de traditionele grens van Bohr's complementariteitsprincipe uit en herdefinieert het concept van golfdeeltjesdualiteit.
In 2013, geïnspireerd door de Cheshire Cat in Alice in Wonderland, Aharonov et al. stelde de Quantum Cheshire Cat Theory voor. Deze theorie onthult een zeer nieuw fysiek fenomeen, dat wil zeggen, het lichaam van de Cheshire Cat (fysieke entiteit) kan ruimtelijke scheiding van zijn smileygezicht (fysiek kenmerk) realiseren, waardoor de scheiding van materiaalkenmerk en ontologie mogelijk wordt. De onderzoekers zagen vervolgens het Cheshire Cat -fenomeen in zowel neutronen- als fotonsystemen en zagen verder het fenomeen van twee kwantum Cheshire Cats die glimlachende gezichten uitwisselden.
Onlangs, geïnspireerd door deze theorie, heeft professor Li Chuanfeng's team van de University of Science and Technology of China, in samenwerking met het team van professor Chen Jingling aan de Nankai University, de scheiding van de golfdeeltjesdualiteit van de golvendeeltjes gerealiseerdOptiek, dat wil zeggen de ruimtelijke scheiding van golfeigenschappen van deeltjeseigenschappen, door experimenten te ontwerpen met behulp van verschillende vrijheidsgraden van fotonen en het gebruik van zwakke meettechnieken op basis van virtuele tijdevolutie. De golfeigenschappen en deeltjeseigenschappen van fotonen worden tegelijkertijd waargenomen in verschillende regio's.
De resultaten zullen helpen om het begrip van het basisconcept van kwantummechanica, golfdeeltjesdualiteit en de gebruikte zwakke meetmethode te verdiepen, zal ook ideeën bieden voor het experimentele onderzoek in de richting van kwantumprecisiemeting en contrafeitelijke communicatie.
| Papierinformatie |
Li, Jk., Sun, K., Wang, Y. et al. Experimentele demonstratie van het scheiden van de golf - deeltjesdualiteit van een enkel foton met de kwantum Cheshire Cat. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Posttijd: december-25-2023