As propriedades das ondas e das partículas são duas propriedades básicas da matéria na natureza.No caso da luz, o debate sobre se se trata de uma onda ou de uma partícula remonta ao século XVII.Newton estabeleceu uma teoria relativamente perfeita das partículas da luz em seu livroÓptica, o que fez com que a teoria das partículas da luz se tornasse a teoria dominante por quase um século.Huygens, Thomas Young, Maxwell e outros acreditavam que a luz era uma onda.Até o início do século 20, Einstein propôs aÓpticaexplicação quântica dofotoelétricoefeito, que fez as pessoas perceberem que a luz tem as características da dualidade de ondas e partículas.Bohr apontou mais tarde em seu famoso princípio de complementaridade que se a luz se comporta como uma onda ou como uma partícula depende do ambiente experimental específico, e que ambas as propriedades não podem ser observadas simultaneamente em um único experimento.No entanto, depois que John Wheeler propôs seu famoso experimento de seleção retardada, baseado em sua versão quântica, foi teoricamente provado que a luz pode incorporar simultaneamente um estado de superposição onda-partícula de “nem onda nem partícula, nem onda nem partícula”, e este estranho O fenômeno foi observado em um grande número de experimentos.A observação experimental da superposição onda-partícula da luz desafia a fronteira tradicional do princípio de complementaridade de Bohr e redefine o conceito de dualidade onda-partícula.
Em 2013, inspirado no gato Cheshire de Alice no País das Maravilhas, Aharonov et al.propôs a teoria quântica do gato de Cheshire.Esta teoria revela um fenômeno físico muito novo, ou seja, o corpo do gato Cheshire (entidade física) pode realizar a separação espacial de seu rosto sorridente (atributo físico), o que torna possível a separação entre atributos materiais e ontologias.Os pesquisadores então observaram o fenômeno do gato Cheshire em sistemas de nêutrons e fótons, e observaram ainda o fenômeno de dois gatos Cheshire quânticos trocando rostos sorridentes.
Recentemente, inspirada nesta teoria, a equipe do Professor Li Chuanfeng da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, em colaboração com a equipe do Professor Chen Jingling da Universidade de Nankai, percebeu a separação da dualidade onda-partícula deÓptica, isto é, a separação espacial das propriedades das ondas das propriedades das partículas, projetando experimentos usando diferentes graus de liberdade de fótons e usando técnicas de medição fracas baseadas na evolução do tempo virtual.As propriedades das ondas e das partículas dos fótons são observadas simultaneamente em diferentes regiões.
Os resultados ajudarão a aprofundar a compreensão do conceito básico da mecânica quântica, da dualidade onda-partícula, e o método de medição fraca utilizado também fornecerá ideias para a pesquisa experimental na direção da medição de precisão quântica e da comunicação contrafactual.
|informações sobre papel |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. et al.Demonstração experimental da separação da dualidade onda-partícula de um único fóton com o gato de Cheshire quântico.Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Horário da postagem: 25 de dezembro de 2023