Η ιδιότητα κύματος και σωματιδίων είναι δύο βασικές ιδιότητες της ύλης στη φύση. Στην περίπτωση του φωτός, η συζήτηση για το αν πρόκειται για κύμα ή σωματίδιο χρονολογείται από τον 17ο αιώνα. Ο Νεύτωνας δημιούργησε μια σχετικά τέλεια θεωρία σωματιδίων του φωτός στο βιβλίο τουΟπτική, η οποία έκανε τη θεωρία των σωματιδίων του φωτός να γίνει η γενική θεωρία για σχεδόν έναν αιώνα. Ο Huygens, ο Thomas Young, ο Maxwell και άλλοι πίστευαν ότι το φως ήταν ένα κύμα. Μέχρι τις αρχές του 20ού αιώνα, ο Αϊνστάιν πρότεινε τοΟπτικήκβαντική εξήγηση τουφωτοηλεκτρικόςτο αποτέλεσμα, το οποίο έκανε τους ανθρώπους να συνειδητοποιήσουν ότι το φως έχει τα χαρακτηριστικά της δυαδικότητας των κυμάτων και των σωματιδίων. Ο Bohr επεσήμανε αργότερα στη διάσημη αρχή συμπληρωματικότητας ότι το αν το φως συμπεριφέρεται ως κύμα ή ένα σωματίδιο εξαρτάται από το συγκεκριμένο πειραματικό περιβάλλον και ότι και οι δύο ιδιότητες δεν μπορούν να παρατηρηθούν ταυτόχρονα σε ένα μόνο πείραμα. Ωστόσο, αφού ο John Wheeler πρότεινε το διάσημο πείραμα καθυστερημένης επιλογής του, με βάση την κβαντική του έκδοση, έχει θεωρητικά αποδειχθεί ότι το φως μπορεί ταυτόχρονα να ενσωματώσει μια κατάσταση υπέρθεσης κυμάτων-σωματιδίων "ούτε κύματος ούτε σωματιδίου, ούτε κύματος ούτε σωματιδίου" και αυτό το παράξενο φαινόμενο έχει παρατηρηθεί σε ένα μεγάλο αριθμό πειραμάτων. Η πειραματική παρατήρηση της υπέρθεσης κυμάτων-σωματιδίων του φωτός προκαλεί το παραδοσιακό όριο της αρχής συμπληρωματικότητας του Bohr και επαναπροσδιορίζει την έννοια της δυαδικότητας των κυμάτων-σωματιδίων.
Το 2013, εμπνευσμένο από τη γάτα Cheshire στην Alice in Wonderland, Aharonov et al. πρότεινε τη θεωρία της κβαντικής γάτας Cheshire. Αυτή η θεωρία αποκαλύπτει ένα πολύ νέο φυσικό φαινόμενο, δηλαδή το σώμα της γάτας Cheshire (φυσική οντότητα) μπορεί να συνειδητοποιήσει τον χωρικό διαχωρισμό από το χαμόγελο του προσώπου (φυσικό χαρακτηριστικό), γεγονός που καθιστά δυνατή τη διαχωρισμό του υλικού χαρακτηριστικού και της οντολογίας. Στη συνέχεια, οι ερευνητές παρατήρησαν το φαινόμενο της γάτας Cheshire τόσο σε συστήματα νετρονίων όσο και σε συστήματα φωτονίων και παρακολούθησαν περαιτέρω το φαινόμενο δύο κβαντικών γατών Cheshire που ανταλλάσσουν χαμογελαστά πρόσωπα.
Πρόσφατα, εμπνευσμένο από αυτή τη θεωρία, η ομάδα του καθηγητή Li Chuanfeng στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας, σε συνεργασία με την ομάδα του καθηγητή Chen Jingling στο Πανεπιστήμιο Nankai, έχει συνειδητοποιήσει τον διαχωρισμό της δυαδικότητας των κυμάτων-σωματιδίωνΟπτική, δηλαδή ο χωρικός διαχωρισμός των ιδιοτήτων των κυμάτων από τις ιδιότητες των σωματιδίων, σχεδιάζοντας πειράματα χρησιμοποιώντας διαφορετικούς βαθμούς ελευθερίας φωτονίων και χρησιμοποιώντας αδύναμες τεχνικές μέτρησης που βασίζονται στην εικονική εξέλιξη του χρόνου. Οι ιδιότητες κύματος και οι ιδιότητες σωματιδίων των φωτονίων παρατηρούνται ταυτόχρονα σε διαφορετικές περιοχές.
Τα αποτελέσματα θα βοηθήσουν στην εμβάθυνση της κατανόησης της βασικής έννοιας της κβαντικής μηχανικής, της δυαδικότητας των σωματιδίων κύματος και της μεθόδου που χρησιμοποιείται και η χρησιμοποιούμενη μέθοδος μέτρησης, θα παρέχει επίσης ιδέες για την πειραματική έρευνα προς την κατεύθυνση της μέτρησης της κβαντικής ακρίβειας και της αντισταθμιστικής επικοινωνίας.
| Πληροφορίες χαρτιού |
Li, Jk., Sun, Κ., Wang, Υ. Et αϊ. Πειραματική επίδειξη του διαχωρισμού της δυαδικότητας κυμάτων -σωματιδίων ενός μόνο φωτονίου με την κβαντική γάτα Cheshire. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Χρόνος δημοσίευσης: Δεκ-25-2023