Vlnová a časticová vlastnosť sú dve základné vlastnosti hmoty v prírode. V prípade svetla sa debata o tom, či ide o vlnu alebo časticu, datuje do 17. storočia. Newton vo svojej knihe založil relatívne dokonalú časticovú teóriu svetlaOptika, vďaka čomu sa časticová teória svetla stala teóriou hlavného prúdu na takmer storočie. Huygens, Thomas Young, Maxwell a ďalší verili, že svetlo je vlna. Až do začiatku 20. storočia Einstein navrhovalOptikakvantové 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 konkrétneho experimentálneho prostredia a že obe vlastnosti nemožno pozorovať súčasne v jednom experimente. Avšak potom, čo John Wheeler navrhol svoj slávny experiment s oneskoreným výberom, založený na jeho kvantovej verzii, bolo teoreticky dokázané, že svetlo môže súčasne stelesňovať stav superpozície vlna-častica „ani vlna, ani častica, ani vlna, ani častica“ a tento zvláštny fenomén bol pozorovaný vo veľkom počte experimentov. Experimentálne pozorovanie vlnovo-časticovej superpozície svetla spochybňuje tradičnú hranicu Bohrovho princípu komplementarity a redefinuje koncept vlnovo-časticovej duality.
V roku 2013, inšpirovaní mačkou Cheshire v Alici v krajine zázrakov, Aharonov a spol. navrhol kvantovú teóriu Cheshire mačiek. Táto teória odhaľuje veľmi nový fyzikálny jav, to znamená, že telo Cheshire mačky (fyzická entita) dokáže realizovať priestorové oddelenie od svojej smajlíkovej tváre (fyzický atribút), čo umožňuje oddelenie materiálneho atribútu a ontológie. Vedci potom pozorovali fenomén Cheshire cat v neutrónových aj fotónových systémoch a ďalej pozorovali fenomén dvoch kvantových Cheshire mačiek, ktoré si vymieňali usmievavé tváre.
Nedávno, inšpirovaný touto teóriou, tím profesora Li Chuanfenga na Univerzite vedy a techniky v Číne, v spolupráci s tímom profesora Chen Jingling na univerzite Nankai, uvedomili oddelenie duality vlny a častícOptika, teda 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 sa pozorujú súčasne v rôznych oblastiach.
Výsledky pomôžu prehĺbiť pochopenie základného konceptu kvantovej mechaniky, vlnovo-časticovej duality a použitá slabá metóda merania poskytne námety pre experimentálny výskum v smere kvantovo presného merania a kontrafaktuálnej komunikácie.
| papierové informácie |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. a kol. Experimentálna demonštrácia oddelenia vlnovo-časticovej duality jedného fotónu s kvantovou mačkou Cheshire. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Čas odoslania: 25. decembra 2023