Хвильова та корпускулярна властивості – це дві основні властивості матерії в природі. У випадку світла, суперечки про те, чи є воно хвилею, чи частинкою, сягають 17 століття. Ньютон створив відносно досконалу корпускулярну теорію світла у своїй книзіОптика, що зробило теорію світла, засновану на елементарних елементах, основною теорією майже на століття. Гюйгенс, Томас Янг, Максвелл та інші вважали, що світло є хвилею. До початку 20 століття Ейнштейн запропонувавОптикаквантове поясненняфотоелектричнийефект, який змусив людей усвідомити, що світло має характеристики хвильового та корпускулярного дуалізму. Пізніше Бор у своєму відомому принципі додатковості зазначив, що поведінка світла як хвиля чи частинка залежить від конкретного експериментального середовища, і що обидві властивості не можуть спостерігатися одночасно в одному експерименті. Однак, після того, як Джон Вілер запропонував свій відомий експеримент із затримкою відбору, заснований на його квантовій версії, було теоретично доведено, що світло може одночасно втілювати стан суперпозиції хвиля-частинка «ні хвиля, ні частинка, ні хвиля, ні частинка», і це дивне явище спостерігалося у великій кількості експериментів. Експериментальне спостереження суперпозиції хвиля-частинка світла ставить під сумнів традиційні межі принципу додатковості Бора та перевизначає концепцію корпускулярного дуалізму хвиля-частинка.
У 2013 році, натхненні Чеширським котом з «Аліси в Країні Чудес», Ахаронов та ін. запропонували квантову теорію Чеширського кота. Ця теорія розкриває дуже нове фізичне явище, а саме: тіло (фізична сутність) Чеширського кота може реалізувати просторову відокремленість від своєї усміхненої мордочки (фізичної властивості), що робить можливим розділення матеріальної властивості та онтології. Потім дослідники спостерігали феномен Чеширського кота як у нейтронній, так і у фотонній системах, а також спостерігали феномен обміну посмішками між двома квантовими Чеширськими котами.
Нещодавно, натхненна цією теорією, команда професора Лі Чуаньфена з Університету науки і технологій Китаю у співпраці з командою професора Чень Цзінліна з Нанкайського університету усвідомила розділення корпускулярно-хвильового дуалізму...Оптика, тобто просторове розділення хвильових властивостей від властивостей частинок, шляхом розробки експериментів з використанням різних ступенів свободи фотонів та використання слабких методів вимірювання, заснованих на еволюції віртуального часу. Хвильові та частинкові властивості фотонів спостерігаються одночасно в різних областях.
Результати допоможуть поглибити розуміння базової концепції квантової механіки, корпускулярно-хвильового дуалізму, а використаний метод слабкого вимірювання також надасть ідеї для експериментальних досліджень у напрямку квантово-прецизійних вимірювань та контрфактуальної комунікації.
|паперова інформація |
Лі, Дж. К., Сун, К., Ван, Ю. та ін. Експериментальна демонстрація розділення корпускулярно-хвильового дуалізму одного 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.