As propiedades de onda e partícula son dúas propiedades básicas da materia na natureza. No caso da luz, o debate sobre se é unha onda ou unha partícula remóntase ao século XVII. Newton estableceu unha teoría de partículas da luz relativamente perfecta no seu libroÓptica, o que fixo que a teoría das partículas da luz se convertese na teoría dominante durante case un século. Huygens, Thomas Young, Maxwell e outros crían que a luz era unha onda. Ata principios do século XX, Einstein propuxo aÓpticaexplicación cuántica dofotoeléctricoefecto, que fixo que a xente se decatase de que a luz ten as características da dualidade onda-partícula. Bohr sinalou máis tarde no seu famoso principio de complementariedade que o comportamento da luz como onda ou partícula depende do ambiente experimental específico e que ambas as propiedades non se poden observar simultaneamente nun só experimento. Non obstante, despois de que John Wheeler propuxese o seu famoso experimento de selección retardada, baseado na súa versión cuántica, demostrouse teoricamente que a luz pode encarnar simultaneamente un estado de superposición onda-partícula de "nin onda nin partícula, nin onda nin partícula", e este estraño fenómeno observouse nun gran número de experimentos. A observación experimental da superposición onda-partícula da luz desafía o límite tradicional do principio de complementariedade de Bohr e redefine o concepto de dualidade onda-partícula.
En 2013, inspirados polo gato de Cheshire de Alicia no país das marabillas, Aharonov e os seus colaboradores propuxeron a teoría cuántica do gato de Cheshire. Esta teoría revela un fenómeno físico moi novo: o corpo do gato de Cheshire (entidade física) pode realizar unha separación espacial da súa cara sorridente (atributo físico), o que fai posible a separación do atributo material e da ontoloxía. Os investigadores observaron entón o fenómeno do gato de Cheshire tanto nos sistemas de neutróns como nos de fotóns, e observaron ademais o fenómeno de dous gatos de Cheshire cuánticos que intercambian caras sorrintes.
Recentemente, inspirado por esta teoría, o equipo do profesor Li Chuanfeng na Universidade de Ciencia e Tecnoloxía da China, en colaboración co equipo do profesor Chen Jingling na Universidade de Nankai, deu conta da separación da dualidade onda-partícula deÓptica, é dicir, a separación espacial das propiedades das ondas das propiedades das partículas, mediante o deseño de experimentos empregando diferentes graos de liberdade dos fotóns e técnicas de medición débiles baseadas na evolución do tempo virtual. As propiedades das ondas e as propiedades das partículas dos fotóns obsérvanse simultaneamente en diferentes rexións.
Os resultados axudarán a profundar na comprensión do concepto básico da mecánica cuántica, a dualidade onda-partícula e o método de medición débil empregado, que tamén proporcionará ideas para a investigación experimental na dirección da medición cuántica de precisión e a comunicación contrafactual.
| información en papel |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. et al. Demostración experimental da separación da dualidade onda-partícula dun só fotón coa catalisador cuántico de Cheshire. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Data de publicación: 25 de decembro de 2023