Valna i čestična svojstva dva su osnovna svojstva materije u prirodi. U slučaju svjetlosti, rasprava o tome je li riječ o valu ili čestici datira još iz 17. stoljeća. Newton je u svojoj knjizi uspostavio relativno savršenu čestičnu teoriju svjetlostiOptika, što je učinilo teoriju svjetlosti česticama glavnom teorijom gotovo cijelo stoljeće. Huygens, Thomas Young, Maxwell i drugi vjerovali su da je svjetlost val. Do početka 20. stoljeća Einstein je predložioOptikakvantno objašnjenjefotoelektričniefekt, koji je naveo ljude da shvate da svjetlost ima karakteristike dualnosti vala i čestice. Bohr je kasnije u svom poznatom principu komplementarnosti istaknuo da hoće li se svjetlost ponašati kao val ili čestica ovisi o specifičnom eksperimentalnom okruženju i da se oba svojstva ne mogu istovremeno promatrati u jednom eksperimentu. Međutim, nakon što je John Wheeler predložio svoj poznati eksperiment odgođene selekcije, temeljen na njegovoj kvantnoj verziji, teoretski je dokazano da svjetlost može istovremeno utjeloviti stanje superpozicije vala i čestice „ni val ni čestica, ni val ni čestica“, a ovaj neobičan fenomen uočen je u velikom broju eksperimenata. Eksperimentalno promatranje superpozicije vala i čestice svjetlosti dovodi u pitanje tradicionalnu granicu Bohrovog principa komplementarnosti i redefinira koncept dualnosti vala i čestice.
Godine 2013., inspirirani mačkom iz Alise u zemlji čudesa, Aharonov i suradnici predložili su kvantnu teoriju mačke. Ova teorija otkriva vrlo novi fizički fenomen, odnosno da tijelo mačke (fizički entitet) može ostvariti prostorno odvajanje od svog nasmiješenog lica (fizičkog atributa), što omogućuje odvajanje materijalnog atributa i ontologije. Istraživači su zatim promatrali fenomen mačke u neutronskim i fotonskim sustavima, a nadalje su promatrali fenomen dviju kvantnih mačaka koje razmjenjuju nasmiješena lica.
Nedavno je, inspiriran ovom teorijom, tim profesora Li Chuanfenga sa Sveučilišta znanosti i tehnologije u Kini, u suradnji s timom profesora Chen Jinglinga sa Sveučilišta Nankai, ostvario razdvajanje dualnosti valova i česticaOptika, odnosno prostorno odvajanje valnih svojstava od svojstava čestica, osmišljavanjem eksperimenata korištenjem različitih stupnjeva slobode fotona i korištenjem slabih tehnika mjerenja temeljenih na evoluciji virtualnog vremena. Valna i čestična svojstva fotona promatraju se istovremeno u različitim područjima.
Rezultati će pomoći produbiti razumijevanje osnovnog koncepta kvantne mehanike, dualnosti valova i čestica, a korištena metoda slabog mjerenja također će pružiti ideje za eksperimentalna istraživanja u smjeru kvantno preciznog mjerenja i kontrafaktualne komunikacije.
| informacije na papiru |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. i dr. Eksperimentalna demonstracija odvajanja dualnosti vala i čestice jednog fotona kvantnom Cheshireovom mačkom. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Vrijeme objave: 25. prosinca 2023.