파동 및 입자 특성은 자연계 물질의 두 가지 기본 특성입니다. 빛의 경우 파동인지 입자인지에 대한 논쟁은 17세기로 거슬러 올라간다. 뉴턴은 그의 책에서 상대적으로 완벽한 빛의 입자 이론을 확립했습니다.광학, 이는 빛의 입자 이론을 거의 한 세기 동안 주류 이론으로 만들었습니다. Huygens, Thomas Young, Maxwell 등은 빛이 파동이라고 믿었습니다. 20세기 초까지 아인슈타인은 다음을 제안했다.광학양자적 설명광전빛이 파동과 입자의 이중성을 가지고 있다는 사실을 사람들에게 깨닫게 해 준 효과입니다. 보어는 나중에 그의 유명한 상보성 원리에서 빛이 파동으로 행동할지 입자로 행동할지 여부는 특정 실험 환경에 따라 달라지며 두 가지 특성을 단일 실험에서 동시에 관찰할 수 없다는 점을 지적했습니다. 그러나 존 휠러(John Wheeler)가 양자 버전을 기반으로 그의 유명한 지연 선택 실험을 제안한 이후, 빛은 "파동도 입자도 아니고 파동도 입자도 아닌" 파동-입자 중첩 상태를 동시에 구현할 수 있다는 것이 이론적으로 입증되었습니다. 현상은 수많은 실험에서 관찰되었다. 빛의 파동-입자 중첩에 대한 실험적 관찰은 보어의 상보성 원리의 전통적인 경계에 도전하고 파동-입자 이중성의 개념을 재정의합니다.
2013년 Aharonov et al.은 이상한 나라의 앨리스의 체셔 고양이에서 영감을 받았습니다. 양자 체셔 고양이 이론을 제안했다. 이 이론은 체셔 고양이의 몸(물리적 실체)이 웃는 얼굴(물리적 속성)로부터 공간적 분리를 실현할 수 있다는 매우 새로운 물리적 현상을 드러내며, 이는 물질적 속성과 존재론의 분리를 가능하게 한다. 연구진은 중성자와 광자 시스템 모두에서 체셔 고양이 현상을 관찰했고, 나아가 두 마리의 양자 체셔 고양이가 웃는 얼굴을 교환하는 현상도 관찰했다.
최근 이 이론에 영감을 받아 중국 과학 기술 대학의 Li Chuanfeng 교수 팀은 난카이 대학의 Chen Jingling 교수 팀과 협력하여 파동 입자 이중성의 분리를 실현했습니다.광학즉, 광자의 다양한 자유도를 사용하여 실험을 설계하고 가상 시간 진화에 기반한 약한 측정 기술을 사용하여 파동 특성과 입자 특성을 공간적으로 분리합니다. 광자의 파동 특성과 입자 특성은 서로 다른 영역에서 동시에 관찰됩니다.
결과는 양자역학의 기본 개념인 파동-입자 이중성에 대한 이해를 심화하는 데 도움이 될 것이며, 사용된 약한 측정 방법은 양자 정밀 측정 및 반사실 통신 방향의 실험 연구에 대한 아이디어도 제공할 것입니다.
| 종이 정보 |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. 외. 양자 체셔 고양이를 이용해 단일 광자의 파동-입자 이중성을 분리하는 실험적 시연. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
게시 시간: 2023년 12월 25일