Lastnost valov in delcev sta dve osnovni lastnosti snovi v naravi. Pri svetlobi se razprava o tem, ali je val ali delec, začne že v 17. stoletju. Newton je v svoji knjigi vzpostavil relativno popolno teorijo delcev svetlobeOptika, zaradi česar je teorija delcev svetlobe postala glavna teorija za skoraj stoletje. Huygens, Thomas Young, Maxwell in drugi so verjeli, da je svetloba val. Do začetka 20. stoletja je Einstein predlagalOptikakvantna razlagafotoelektričniučinek, zaradi katerega so ljudje spoznali, da ima svetloba značilnosti dvojnosti valov in delcev. Bohr je pozneje v svojem znamenitem principu komplementarnosti poudaril, da je to, ali se svetloba obnaša kot val ali delec, odvisno od specifičnega eksperimentalnega okolja in da obeh lastnosti ni mogoče opazovati hkrati v enem poskusu. Vendar pa je po tem, ko je John Wheeler predlagal svoj znameniti eksperiment z zakasnjeno selekcijo, ki temelji na njegovi kvantni različici, teoretično dokazano, da lahko svetloba hkrati uteleša stanje superpozicije valov in delcev »niti valov niti delcev, niti valov niti delcev«, in to čudno pojav so opazili v velikem številu poskusov. Eksperimentalno opazovanje superpozicije valov in delcev svetlobe izpodbija tradicionalno mejo Bohrovega principa komplementarnosti in na novo opredeljuje koncept dualnosti valov in delcev.
Leta 2013, po navdihu Cheshire mačke v Alici v čudežni deželi, Aharonov et al. predlagal kvantno teorijo cheshirske mačke. Ta teorija razkriva zelo nov fizični pojav, to je, da telo Cheshire mačke (fizična entiteta) lahko uresniči prostorsko ločitev od svojega nasmeška (fizični atribut), kar omogoča ločitev materialnega atributa in ontologije. Raziskovalci so nato opazili fenomen Cheshire mačke v nevtronskih in fotonskih sistemih ter nadalje opazovali pojav dveh kvantnih Cheshire mačk, ki si izmenjujeta nasmejana obraza.
Pred kratkim je ekipa profesorja Li Chuanfenga na Univerzi za znanost in tehnologijo Kitajske, ki jo je navdihnila ta teorija, v sodelovanju z ekipo profesorja Chen Jinglinga na univerzi Nankai spoznala ločitev dualnosti valovnih delcev odOptika, to je prostorsko ločevanje valovnih lastnosti od lastnosti delcev, z načrtovanjem eksperimentov z uporabo različnih stopenj svobode fotonov in uporabo šibkih merilnih tehnik, ki temeljijo na navidezni časovni evoluciji. Valovne lastnosti in lastnosti delcev fotonov opazujemo istočasno v različnih regijah.
Rezultati bodo pripomogli k poglobitvi razumevanja osnovnega koncepta kvantne mehanike, dualnosti val-delec, uporabljena šibka merilna metoda pa bo dala tudi ideje za eksperimentalne raziskave v smeri kvantno natančnega merjenja in kontrafaktične komunikacije.
| informacije na papirju |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. et al. Eksperimentalni prikaz ločevanja dualnosti val-delec posameznega fotona s kvantno Cheshire cat. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Čas objave: 25. december 2023