La propiedad de onda y partícula son dos propiedades básicas de la materia en la naturaleza. En el caso de la luz, el debate sobre si se trata de una ola o una partícula se remonta al siglo XVII. Newton estableció una teoría de la luz de partículas relativamente perfecta en su libroÓptica, que hizo que la teoría de la luz de las partículas se convirtiera en la teoría principal durante casi un siglo. Huygens, Thomas Young, Maxwell y otros creían que la luz era una ola. Hasta principios del siglo XX, Einstein propuso elÓpticaExplicación cuántica delfotoeléctricoEfecto, que hizo que las personas se dieran cuenta de que la luz tiene las características de la dualidad de las olas y las partículas. Más tarde, Bohr señaló en su famoso principio de complementariedad que si la luz se comporta como una onda o una partícula depende del entorno experimental específico, y que ambas propiedades no se pueden observar simultáneamente en un solo experimento. Sin embargo, después de que John Wheeler propuso su famoso experimento de selección retrasada, basado en su versión cuántica, se ha demostrado teóricamente que la luz puede encarnar simultáneamente un estado de superposición de partículas de onda de "ni ola ni partícula, ni ola ni partícula", y este extraño fenómeno se ha observado en un gran número de experimentos. La observación experimental de la superposición de la luz de las partículas de onda desafía el límite tradicional del principio de complementariedad de Bohr y redefine el concepto de dualidad de partículas de onda.
En 2013, inspirado en el gato de Cheshire en Alicia en el país de las maravillas, Aharonov et al. propuso la teoría de gatos de cheshire cuántico. Esta teoría revela un fenómeno físico muy novedoso, es decir, el cuerpo del gato de Cheshire (entidad física) puede realizar la separación espacial de su rostro sonriente (atributo físico), lo que hace posible la separación del atributo material y la ontología. Luego, los investigadores observaron el fenómeno de Cheshire Cat en sistemas de neutrones y fotones, y observaron aún más el fenómeno de dos gatos cuánticos de cheshire que intercambian caras sonrientes.
Recientemente, inspirado en esta teoría, el equipo del profesor Li Chuanfeng en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, en colaboración con el equipo del profesor Chen Jingling en la Universidad de Nankai, se ha dado cuenta de la separación de la dualidad de partículas de onda deÓptica, es decir, la separación espacial de las propiedades de onda de las propiedades de partículas, diseñando experimentos utilizando diferentes grados de libertad de fotones y utilizando técnicas de medición débiles basadas en la evolución del tiempo virtual. Las propiedades de onda y las propiedades de partículas de los fotones se observan simultáneamente en diferentes regiones.
Los resultados ayudarán a profundizar la comprensión del concepto básico de la mecánica cuántica, la dualidad de las partículas de onda, y el método de medición débil utilizado también proporcionará ideas para la investigación experimental en la dirección de la medición de precisión cuántica y la comunicación contrafactual.
| Información en papel |
Li, Jk., Sun, K., Wang, Y. et al. Demostración experimental de separar la dualidad de la onda -partículas de un solo fotón con el gato cuántico Cheshire. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Tiempo de publicación: diciembre-25-2023