Svojstvo vala i čestice dva su osnovna svojstva materije u prirodi. U slučaju svjetlosti, rasprava o tome je li val ili čestica datira još iz 17. stoljeća. Newton je u svojoj knjizi uspostavio relativno savršenu čestičnu teoriju svjetlostiOptika, zbog čega je čestična teorija svjetlosti postala glavna teorija gotovo jedno stoljeće. Huygens, Thomas Young, Maxwell i drugi vjerovali su da je svjetlost val. Sve do početka 20. stoljeća Einstein je predlagaoOptikakvantno objašnjenjefotoelektričniefekt, koji je natjerao ljude da shvate da svjetlost ima karakteristike dualnosti valova i čestica. Bohr je kasnije istaknuo u svom poznatom principu komplementarnosti da hoće li se svjetlost ponašati kao val ili kao čestica ovisi o specifičnom eksperimentalnom okruženju, te da se oba svojstva ne mogu promatrati istovremeno 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 val-čestica "ni val ni čestica, ni val ni čestica", a ovo čudno Fenomen je uočen u velikom broju eksperimenata. Eksperimentalno promatranje valno-čestične superpozicije svjetlosti dovodi u pitanje tradicionalne granice Bohrovog principa komplementarnosti i redefinira koncept valno-čestične dualnosti.
Godine 2013., inspiriran Cheshire mačkom u Alisi u zemlji čudesa, Aharonov et al. predložio je kvantnu teoriju Cheshire mačke. Ova teorija otkriva vrlo novi fizički fenomen, a to je da tijelo Cheshire mačke (fizički entitet) može ostvariti prostornu odvojenost od svog smajlića (fizički atribut), čime je moguće razdvajanje materijalnog atributa i ontologije. Istraživači su zatim promatrali fenomen Cheshire mačke u neutronskom i fotonskom sustavu, a dalje su promatrali fenomen dviju kvantnih Cheshire mačaka koje izmjenjuju nasmiješena lica.
Nedavno je, inspiriran ovom teorijom, tim profesora Li Chuanfenga sa Sveučilišta za znanost i tehnologiju u Kini, u suradnji s timom profesora Chen Jinglinga sa Sveučilišta Nankai, shvatio razdvajanje dualnosti val-čestica odOptika, odnosno prostorno odvajanje valnih svojstava od svojstava čestica, osmišljavanjem eksperimenata koji koriste različite stupnjeve slobode fotona i korištenjem slabih mjernih tehnika temeljenih na virtualnoj evoluciji vremena. Valna svojstva i svojstva čestica fotona promatraju se istovremeno u različitim područjima.
Rezultati će pomoći u produbljivanju razumijevanja osnovnog koncepta kvantne mehanike, dualnosti val-čestica, a korištena slaba mjerna metoda također će dati ideje za eksperimentalna istraživanja u smjeru mjerenja kvantne preciznosti i protučinjenične komunikacije.
| informacije na papiru |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. i sur. Eksperimentalna demonstracija odvajanja dualnosti val-čestica jednog fotona s kvantnom Cheshire mačkom. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Vrijeme objave: 25. prosinca 2023