波と粒子の特性は、本質的に物質の2つの基本的な特性です。光の場合、それが波であるか粒子なのかについての議論は、17世紀にさかのぼります。ニュートンは、彼の著書に比較的完璧な光の粒子理論を確立しました光学、光の粒子理論がほぼ1世紀にわたって主流の理論になりました。 Huygens、Thomas Young、Maxwellなどは、光は波だと信じていました。 20世紀初頭まで、アインシュタインは提案しました光学の量子説明光電効果は、光に光が波と粒子の二重性の特性を持っていることを認識させました。ボーアは後に、光が波として動作するか粒子として動作するかは特定の実験環境に依存し、単一の実験では両方の特性を同時に観察できないという有名な相補性の原則で指摘しました。しかし、ジョン・ウィーラーが量子バージョンに基づいて有名な遅延選択実験を提案した後、光が「波も粒子も粒子も粒子もない」という波粒子の重ね合わせ状態を同時に具体化できることが理論的に証明されており、この奇妙な現象は多くの実験で観察されています。光の波粒子の重ね合わせの実験的観察は、ボーアの相補性原理の伝統的な境界に挑戦し、波粒子の二重性の概念を再定義します。
2013年、不思議の国のアリスのチェシャー猫に触発されたアハロノフ等。 Quantum Cheshire Cat Theoryを提案しました。この理論は、非常に斬新な物理的現象を明らかにしています。つまり、チェシャー猫の身体（物理的存在）は、そのスマイリーフェイス（物理的属性）からの空間的分離を実現することができ、物質属性とオントロジーの分離を可能にします。その後、研究者は中性子システムと光子系の両方でチェシャー猫の現象を観察し、さらに笑顔を交換する2つの量子チェシャー猫の現象をさらに観察しました。
最近、この理論に触発されて、中国科学技術大学のLi Chuanfeng教授のチームは、Nankai UniversityのChen Jingling教授のチームと協力して、波粒子の二重性の分離に気付いた光学、つまり、光子の異なる程度の自由度を使用して実験を設計し、仮想時間の進化に基づいて弱い測定技術を使用することにより、粒子特性から波の特性を空間的に分離します。光子の波の特性と粒子特性は、異なる領域で同時に観察されます。
結果は、量子力学、波粒子の二重性の基本概念の理解を深めるのに役立ち、使用される弱い測定方法は、量子精度測定と反事実的コミュニケーションの方向における実験的研究のアイデアも提供します。
|紙の情報|
Li、Jk。、Sun、K.、Wang、Y。etal。単一光子の波の粒子二重性を量子チェシャー猫と分離する実験的な実証。 Light Sci Appl 12、18（2023）。
https://doi.org/10.1038/S41377-022-01063-5
投稿時間：12月25日 - 2023年