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 vytvoril relatívne dokonalú časticovú teóriu svetlaOptika, vďaka čomu sa časticová teória svetla stala hlavnou teóriou takmer na storočie. Huygens, Thomas Young, Maxwell a ďalší verili, že svetlo je vlnenie. Až do začiatku 20. storočia Einstein navrholOptikakvantové vysvetleniefotoelektrickýefekt, ktorý prinútil ľudí uvedomiť si, že svetlo má vlastnosti duality vlny a častice. 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. Avšak po tom, 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 vlny a častice „ani vlna, ani častica, ani vlna, ani častica“ a tento zvláštny jav bol pozorovaný vo veľkom počte experimentov. Experimentálne pozorovanie superpozície vlny a častice svetla spochybňuje tradičnú hranicu Bohrovho princípu komplementarity a predefinuje koncept duality vlny a častice.
V roku 2013, inšpirovaní mačkou Cheshire z Alice v krajine zázrakov, Aharonov a kol. navrhli kvantovú teóriu mačky Cheshire. Táto teória odhaľuje veľmi nový fyzikálny jav, a to, že telo mačky Cheshire (fyzická entita) dokáže dosiahnuť priestorové oddelenie od svojej usmiatej tváre (fyzikálneho atribútu), čo umožňuje oddelenie materiálneho atribútu a ontológie. Výskumníci potom pozorovali jav mačky Cheshire v neutrónových aj fotónových systémoch a ďalej pozorovali jav dvoch kvantových mačiek Cheshire, ktoré si vymieňajú usmievavé tváre.
Nedávno, inšpirovaný touto teóriou, tím profesora Li Chuanfenga z Univerzity vedy a techniky v Číne v spolupráci s tímom profesora Chen Jinglinga z Univerzity Nankai realizoval oddelenie duality vln a častícOptika, teda priestorové oddelenie vlnových vlastností od vlastností častíc, navrhovaním experimentov s použitím rôznych stupňov voľnosti fotónov a použitím slabých meracích techník založených na evolúcii virtuálneho času. Vlnové a časticové vlastnosti fotónov sa pozorujú súčasne v rôznych oblastiach.
Výsledky pomôžu prehĺbiť pochopenie základného konceptu kvantovej mechaniky, duality vln a častíc a použitej metódy slabého merania, čo tiež poskytne nápady pre experimentálny výskum v smere kvantovo presného merania a kontrafaktuálnej komunikácie.
informácie v papierovej forme
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. a kol. Experimentálna demonštrácia oddelenia vlnovo-časticovej duality jedného fotónu pomocou kvantovej Cheshire Cat. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Čas uverejnenia: 25. decembra 2023