Sifat gelombang dan zarah adalah dua sifat asas jirim dalam alam semula jadi. Dalam kes cahaya, perdebatan sama ada ia gelombang atau zarah bermula sejak abad ke-17. Newton mengasaskan teori zarah cahaya yang agak sempurna dalam bukunyaOptik, yang menjadikan teori zarah cahaya menjadi teori arus perdana selama hampir satu abad. Huygens, Thomas Young, Maxwell dan lain-lain percaya bahawa cahaya adalah gelombang. Sehingga awal abad ke-20, Einstein mencadangkanOptikpenjelasan kuantum tentangfotoelektrikKesannya, yang menyedarkan orang ramai bahawa cahaya mempunyai ciri-ciri dualiti gelombang dan zarah. Bohr kemudiannya menunjukkan dalam prinsip komplementaritinya yang terkenal bahawa sama ada cahaya bertindak sebagai gelombang atau zarah bergantung pada persekitaran eksperimen tertentu, dan kedua-dua sifat itu tidak boleh diperhatikan serentak dalam satu eksperimen. Walau bagaimanapun, selepas John Wheeler mencadangkan eksperimen pemilihan tertangguhnya yang terkenal, berdasarkan versi kuantumnya, secara teorinya telah dibuktikan bahawa cahaya boleh menjelmakan keadaan superposisi gelombang-zarah secara serentak iaitu "bukan gelombang mahupun zarah, bukan gelombang mahupun zarah", dan fenomena aneh ini telah diperhatikan dalam sebilangan besar eksperimen. Pemerhatian eksperimen superposisi gelombang-zarah cahaya mencabar sempadan tradisional prinsip komplementariti Bohr dan mentakrifkan semula konsep dualiti gelombang-zarah.
Pada tahun 2013, diilhamkan oleh kucing Cheshire dalam Alice in Wonderland, Aharonov dkk. mencadangkan teori kucing kuantum Cheshire. Teori ini mendedahkan fenomena fizikal yang sangat baharu, iaitu, badan kucing Cheshire (entiti fizikal) boleh merealisasikan pemisahan ruang daripada wajah senyumannya (atribut fizikal), yang membolehkan pemisahan atribut material dan ontologi. Para penyelidik kemudian memerhatikan fenomena kucing Cheshire dalam kedua-dua sistem neutron dan foton, dan selanjutnya memerhatikan fenomena dua kucing kuantum Cheshire yang bertukar wajah tersenyum.
Baru-baru ini, diilhamkan oleh teori ini, pasukan Profesor Li Chuanfeng di Universiti Sains dan Teknologi China, dengan kerjasama pasukan Profesor Chen Jingling di Universiti Nankai, telah menyedari pemisahan dualiti gelombang-zarah bagiOptik, iaitu, pemisahan ruang sifat gelombang daripada sifat zarah, dengan mereka bentuk eksperimen menggunakan darjah kebebasan foton yang berbeza dan menggunakan teknik pengukuran lemah berdasarkan evolusi masa maya. Sifat gelombang dan sifat zarah foton diperhatikan serentak di kawasan yang berbeza.
Keputusan ini akan membantu memperdalam pemahaman tentang konsep asas mekanik kuantum, dualiti gelombang-zarah, dan kaedah pengukuran lemah yang digunakan juga akan memberikan idea untuk penyelidikan eksperimen ke arah pengukuran ketepatan kuantum dan komunikasi kontrafaktual.
| maklumat kertas |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. dkk. Demonstrasi eksperimen untuk memisahkan dualiti gelombang-zarah bagi foton tunggal dengan kucing kuantum Cheshire. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Masa siaran: 25 Dis-2023