הפרדה ניסיונית של דואליות של חלקיקי גל

מאפיין הגל והחלקיקים הם שני תכונות בסיסיות של חומר בטבע. במקרה של אור, הוויכוח על האם זה גל או חלקיק מתוארך למאה ה -17. ניוטון הקים תיאוריית חלקיקים מושלמת יחסית של אור בספרואוֹפְּטִיקָה, מה שגרם לתורת החלקיקים של האור להפוך לתורת הזרם המרכזי במשך כמעט מאה שנה. הויגנס, תומאס יאנג, מקסוול ואחרים האמינו שאור הוא גל. עד ראשית המאה העשרים, איינשטיין הציע אתאוֹפְּטִיקָההסבר קוונטי שלפוטו -אלקטרוניהאפקט, מה שגרם לאנשים להבין שלאור יש מאפיינים של דואליות גל וחלקיקים. מאוחר יותר ציין בוהר בעקרון ההשלמה המפורסם שלו כי בין אם האור מתנהג כגל או כחלקיק תלוי בסביבה הניסיונית הספציפית, וכי ניתן לצפות בו זמנית בשני התכונות בניסוי יחיד. עם זאת, לאחר שג'ון ווילר הציע את ניסוי הבחירה המוערך המפורסם שלו, בהתבסס על גרסת הקוונטים שלו, הוכיח תיאורטית כי אור יכול לגלם בו זמנית מצב סופרפוזיציה של חלקיקי גל של "לא גל ולא חלקיקים, לא גלים ולא חלקיקים", ותופעה מוזרה זו נצפתה במספר גדול של ניסויים. ההתבוננות הניסיונית בסופרפוזיציה של חלקיקי גל של האור מאתגרים את הגבול המסורתי של עקרון ההשלמה של בוהר ומגדירה מחדש את המושג דואליות של חלקיקי גל.

בשנת 2013, בהשראת החתול צ'שייר באליס בארץ הפלאות, אהרונוב ואח '. הציע את תיאוריית החתולים הקוונטיים של צ'שייר. תיאוריה זו חושפת תופעה פיזית חדשה מאוד, כלומר גופו של חתול צ'שייר (ישות פיזית) יכול לממש הפרדה מרחבית מפניו הסמיילי (תכונה פיזית), מה שמאפשר הפרדת תכונה חומרית ואונטולוגיה. לאחר מכן החוקרים צפו בתופעת החתולים של צ'שייר במערכות נויטרונים ופוטונים כאחד, וצפו עוד יותר בתופעה של שני חתולי צ'שייר קוונטיים המחליפים פרצופים מחייכים.

לאחרונה, בהשראת תיאוריה זו, הצוות של פרופסור לי צ'ואנפנג באוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין, בשיתוף פעולה עם הצוות של פרופסור חן ג'ינגלינג באוניברסיטת ננקאי, הבינה את הפרדת הדואליות של חלקיקי הגל שלאוֹפְּטִיקָהכלומר, ההפרדה המרחבית של תכונות הגל מתכונות החלקיקים, על ידי תכנון ניסויים תוך שימוש בדרגות שונות של חופש פוטונים ושימוש בטכניקות מדידה חלשות המבוססות על התפתחות זמן וירטואלית. תכונות הגל ותכונות החלקיקים של פוטונים נצפים בו זמנית באזורים שונים.

התוצאות יסייעו להעמיק את ההבנה של התפיסה הבסיסית של מכניקת קוונטים, דואליות של חלקיקי גל ושיטת המדידה החלשה המשמשת גם יספקו רעיונות למחקר הניסוי בכיוון של מדידת דיוק קוונטי ותקשורת נגדית.

| מידע על נייר |

Li, Jk., Sun, K., Wang, Y. et al. הדגמה ניסיונית של הפרדת כפילות הגל - חלקיקים של פוטון יחיד עם חתול צ'שייר הקוונטי. Light Sci Appl 12, 18 (2023).

https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5