Η κυματική και η σωματιδιακή ιδιότητα είναι δύο βασικές ιδιότητες της ύλης στη φύση.Στην περίπτωση του φωτός, η συζήτηση για το αν είναι κύμα ή σωματίδιο χρονολογείται από τον 17ο αιώνα.Ο Νεύτων καθιέρωσε μια σχετικά τέλεια σωματιδιακή θεωρία του φωτός στο βιβλίο τουΟπτική, που έκανε τη σωματιδιακή θεωρία του φωτός να γίνει η κυρίαρχη 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 20ου αιώνα, ο Αϊνστάιν πρότεινε τοΟπτικήκβαντική εξήγηση τουφωτοηλεκτρικόςαποτέλεσμα, που έκανε τους ανθρώπους να συνειδητοποιήσουν ότι το φως έχει τα χαρακτηριστικά της δυαδικότητας κυμάτων και σωματιδίων.Ο Bohr επεσήμανε αργότερα στη διάσημη αρχή της συμπληρωματικότητας ότι το εάν το φως συμπεριφέρεται ως κύμα ή ως 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 εκδοχή, έχει αποδειχθεί θεωρητικά ότι το φως μπορεί ταυτόχρονα να ενσωματώσει μια κατάσταση υπέρθεσης κύματος-σωματιδίου «ούτε κύμα ούτε σωματίδιο, ούτε κύμα ούτε σωματίδιο» και αυτό το περίεργο φαινόμενο έχει παρατηρηθεί σε μεγάλο αριθμό πειραμάτων.Η πειραματική παρατήρηση της υπέρθεσης κύματος-σωματιδίου του φωτός αμφισβητεί το παραδοσιακό όριο της αρχής της συμπληρωματικότητας του Bohr και επαναπροσδιορίζει την έννοια της δυαδικότητας κύματος-σωματιδίου.
Το 2013, εμπνευσμένοι από τη γάτα Cheshire στην Αλίκη στη χώρα των θαυμάτων, οι Aharonov et al.πρότεινε την κβαντική θεωρία της γάτας Cheshire.Αυτή η θεωρία αποκαλύπτει ένα πολύ νέο φυσικό φαινόμενο, δηλαδή ότι το σώμα της γάτας Cheshire (φυσική οντότητα) μπορεί να πραγματοποιήσει χωρικό διαχωρισμό από το χαμογελαστό πρόσωπο της (φυσική ιδιότητα), γεγονός που καθιστά δυνατό τον διαχωρισμό της υλικής ιδιότητας και της οντολογίας.Στη συνέχεια, οι ερευνητές παρατήρησαν το φαινόμενο της γάτας Cheshire σε συστήματα νετρονίων και φωτονίων και παρατήρησαν περαιτέρω το φαινόμενο δύο κβαντικών γατών Cheshire να ανταλλάσσουν χαμογελαστά πρόσωπα.
Πρόσφατα, εμπνευσμένη 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, συνειδητοποίησε τον διαχωρισμό της δυαδικότητας κύματος-σωματιδίουΟπτική, δηλαδή τον χωρικό διαχωρισμό των κυματικών ιδιοτήτων από τις ιδιότητες των σωματιδίων, σχεδιάζοντας πειράματα χρησιμοποιώντας διαφορετικούς βαθμούς ελευθερίας φωτονίων και χρησιμοποιώντας αδύναμες τεχνικές μέτρησης που βασίζονται στην εξέλιξη του εικονικού χρόνου.Οι κυματικές ιδιότητες και οι ιδιότητες των σωματιδίων των φωτονίων παρατηρούνται ταυτόχρονα σε διαφορετικές περιοχές.
Τα αποτελέσματα θα βοηθήσουν στην εμβάθυνση της κατανόησης της βασικής έννοιας της κβαντικής μηχανικής, της δυαδικότητας κύματος-σωματιδίου, και η αδύναμη μέθοδος μέτρησης που χρησιμοποιείται θα δώσει επίσης ιδέες για την πειραματική έρευνα προς την κατεύθυνση της κβαντικής μέτρησης ακριβείας και της αντίθετης επικοινωνίας.
|έντυπες πληροφορίες |
Li, JK., Sun, Κ., Wang, Υ. et αϊ.Πειραματική επίδειξη του διαχωρισμού της δυαδικότητας κύματος-σωματιδίου ενός μόνο φωτονίου με την κβαντική γάτα Cheshire.Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-25-2023