Властивість хвилі та частинок є двома основними властивостями матерії в природі. У випадку зі світлом дискусія про те, чи є воно хвилею чи частинкою, сягає 17 століття. У своїй книзі Ньютон створив відносно досконалу корпускулярну теорію світлаоптика, що зробило корпускулярну теорію світла основною протягом майже століття. Гюйгенс, Томас Янг, Максвелл та інші вважали світло хвилею. До початку 20 століття Ейнштейн пропонувавоптикаквантове поясненняфотоелектричнийефект, який змусив людей зрозуміти, що світло має характеристики подвійності хвиль і частинок. Пізніше Бор зазначив у своєму відомому принципі додатковості, що те, чи поводиться світло як хвиля чи як частинка, залежить від конкретного експериментального середовища, і що обидві властивості не можна спостерігати одночасно в одному експерименті. Однак після того, як Джон Вілер запропонував свій знаменитий експеримент із відстроченим відбором, заснований на його квантовій версії, було теоретично доведено, що світло може одночасно втілювати стан суперпозиції хвиля-частинка «ні хвиля, ні частинка, ні хвиля, ні частка», і це дивно явище спостерігалося у великій кількості експериментів. Експериментальне спостереження частинково-хвильової суперпозиції світла кидає виклик традиційним межам принципу додатковості Бора та переосмислює концепцію частинково-хвильової подвійності.
У 2013 році, натхненний Чеширським котом у фільмі «Аліса в країні чудес», Агаронов та ін. запропонував квантову теорію Чеширського кота. Ця теорія розкриває дуже нове фізичне явище, тобто тіло Чеширського кота (фізична сутність) може реалізувати просторове відокремлення від свого смайлика (фізичного атрибута), що робить можливим поділ матеріальних атрибутів і онтології. Потім дослідники спостерігали феномен Чеширського кота як у нейтронній, так і в фотонній системах, а також спостерігали феномен двох квантових Чеширських котів, які обмінювалися усміхненими обличчями.
Нещодавно, натхненна цією теорією, команда професора Лі Чуанфена з Науково-технічного університету Китаю у співпраці з командою професора Чень Цзінлінга з Нанкайського університету зрозуміла розділення частинково-хвильової подвійностіоптика, тобто просторове відокремлення хвильових властивостей від властивостей частинок шляхом планування експериментів із використанням різних ступенів свободи фотонів і використання слабких методів вимірювання, заснованих на еволюції віртуального часу. Хвильові властивості та властивості частинок фотонів спостерігаються одночасно в різних областях.
Результати допоможуть поглибити розуміння базової концепції квантової механіки, частинково-хвильової дуальності, а використовуваний слабкий метод вимірювання також надасть ідеї для експериментальних досліджень у напрямку вимірювання квантової точності та контрфактичного зв’язку.
| паперові відомості |
Лі Дж.К., Сан К., Ван Ю. та ін. Експериментальна демонстрація розділення хвильово-частинкової подвійності окремого фотона за допомогою квантового Чеширського кота. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Час публікації: 25 грудня 2023 р