Vlastnosť vlny a častíc sú dve základné vlastnosti hmoty v prírode. V prípade svetla debata o tom, či ide o vlnu alebo časticu, sa datuje do 17. storočia. Newton vo svojej knihe založil relatívne dokonalú teóriu častíc svetlaOptika, vďaka čomu sa teória častíc svetla stala teóriou hlavného prúdu takmer storočia. Huygens, Thomas Young, Maxwell a ďalší verili, že svetlo bolo vlnou. Až do začiatku 20. storočia Einstein navrholOptikakvantové vysvetleniefotoelektrickýefekt, vďaka ktorému si ľudia uvedomili, že svetlo má vlastnosti vlnovej a časticovej duality. Bohr neskôr vo svojom slávnom princípe komplementarity poukázal na to, že to, či sa svetlo správa ako vlna alebo častica, závisí od špecifického experimentálneho prostredia a že obe vlastnosti nemožno pozorovať súčasne v jednom experimente. Po tom, čo John Wheeler navrhol svoj slávny experiment s oneskoreným výberom na základe jeho kvantovej verzie, sa teoreticky dokázalo, že svetlo môže súčasne stelesniť stav superpozície vĺn „ani vlny ani častice, vlna ani častice“, a tento podivný fenomén sa pozoroval vo veľkom počte experimentov. Experimentálne pozorovanie superpozície vlnových častíc svetla spochybňuje tradičnú hranicu princípu Bohra komplementárnosti a nanovo definuje koncept duality vlny.
V roku 2013, inšpirovaný Cheshire Cat v Alice v ríši divov, Aharonov a kol. navrhla kvantovú teóriu Cheshire Cat. Táto teória odhaľuje veľmi nový fyzikálny fenomén, to znamená, že telo Cheshire Cat (fyzická entita) si môže uvedomiť priestorové oddelenie od svojej smajlíkovej tváre (fyzický atribút), čo umožňuje oddelenie materiálneho atribútu a ontológie. Vedci potom pozorovali jav Cheshire Cat v neutrónových aj fotónových systémoch a ďalej pozorovali jav dvoch kvantových cheshire mačiek, ktoré sa vymieňali s úsmevom.
Nedávno inšpirovaný touto teóriou, tím profesora Li Chuanfenga na University of Science and Technology v Číne, v spolupráci s tímom profesora Chena Jinglinga na Nankajskej univerzite, uvedomil si oddelenie duality vĺn v vlnových častiachOptika, to znamená, priestorové oddelenie vlastností vĺn od vlastností častíc navrhovaním experimentov s použitím rôznych stupňov voľnosti fotónov a použitím slabých meracích techník založených na vývoji virtuálneho času. Vlnové vlastnosti a vlastnosti častíc fotónov sú pozorované súčasne v rôznych oblastiach.
Výsledky pomôžu prehĺbiť porozumenie základnej koncepcie kvantovej mechaniky, duality s vlnovými časticami a použitá metóda slabej merania tiež poskytne nápady pre experimentálny výskum v smere kvantového presnosti merania a kontrafaktuálnej komunikácie.
| Informácie o papieri |
Li, Jk., Sun, K., Wang, Y. a kol. Experimentálna demonštrácia oddelenia vlnovej duality jedného fotónu s kvantovou Cheshire Cat. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Čas príspevku: december 25-2023