Valovanje in delčna lastnost sta dve osnovni lastnosti snovi v naravi. V primeru svetlobe se razprava o tem, ali gre za val ali delček, nadaljuje že v 17. stoletju. Newton je v svoji knjigi ... vzpostavil relativno popolno teorijo delcev svetlobeOptika, zaradi česar je teorija delcev svetlobe postala prevladujoča teorija za skoraj stoletje. Huygens, Thomas Young, Maxwell in drugi so verjeli, da je svetloba valovanje. Do začetka 20. stoletja je Einstein predlagalOptikakvantna razlagafotoelektričniučinek, zaradi katerega so ljudje spoznali, da ima svetloba značilnosti dualnosti valov in delcev. Bohr je kasneje v svojem znamenitem načelu komplementarnosti poudaril, da je odvisno od specifičnega eksperimentalnega okolja, ali se svetloba obnaša kot val ali delec, in da obeh lastnosti ni mogoče hkrati opazovati v enem samem poskusu. Vendar pa je bilo po tem, ko je John Wheeler predlagal svoj znameniti eksperiment z zakasnjeno selekcijo, ki je temeljil na njegovi kvantni različici, teoretično dokazano, da lahko svetloba hkrati uteleša stanje superpozicije valov in delcev "niti val niti delec, niti val niti delec", in ta nenavaden pojav je bil opažen v velikem številu poskusov. Eksperimentalno opazovanje superpozicije valov in delcev svetlobe izziva tradicionalno mejo Bohrovega načela komplementarnosti in na novo opredeljuje koncept dualnosti valov in delcev.
Leta 2013 so Aharonov in sodelavci, navdihnjeni z mačko iz Alice v čudežni deželi, predlagali kvantno teorijo mačke. Ta teorija razkriva zelo nov fizikalni pojav, in sicer, da lahko telo mačke (fizična entiteta) doseže prostorsko ločitev od svojega smeška (fizičnega atributa), kar omogoča ločitev materialnega atributa in ontologije. Raziskovalci so nato opazovali pojav mačke v nevtronskih in fotonskih sistemih ter nadalje opazovali pojav dveh kvantnih mačk, ki si izmenjujeta nasmejane obraze.
Nedavno je ekipa profesorja Li Chuanfenga na Univerzi za znanost in tehnologijo Kitajske, navdihnjena s to teorijo, v sodelovanju z ekipo profesorja Chen Jinglinga na Univerzi Nankai spoznala ločitev dualnosti valov in delcevOptika, torej prostorsko ločevanje valovnih lastnosti od lastnosti delcev, z načrtovanjem poskusov z uporabo različnih stopenj svobode fotonov in uporabo šibkih merilnih tehnik, ki temeljijo na evoluciji virtualnega časa. Valovne in delčne lastnosti fotonov se opazujejo hkrati v različnih območjih.
Rezultati bodo pomagali poglobiti razumevanje osnovnega koncepta kvantne mehanike, dualnosti valov in delcev, uporabljena metoda šibkega merjenja pa bo dala tudi ideje za eksperimentalne raziskave v smeri kvantno natančnih meritev in kontrafaktualne komunikacije.
| informacije na papirju |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. et al. Eksperimentalna demonstracija ločevanja dualnosti valov in delcev posameznega fotona s kvantnim Cheshire Catom. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Čas objave: 25. dec. 2023