الفصل التجريبي لازدواج الجسيمات الموجية

خاصية الموجة والجسيمات هي خصائص أساسية للمادة في الطبيعة. في حالة الضوء ، يعود النقاش حول ما إذا كانت موجة أو جسيم إلى القرن السابع عشر. أنشأ نيوتن نظرية جسيمات مثالية نسبيا للضوء في كتابهبصريات، مما جعل نظرية الجسيمات للضوء تصبح النظرية السائدة منذ ما يقرب من قرن. يعتقد Huygens و Thomas Young و Maxwell وآخرون أن الضوء كان موجة. حتى أوائل القرن العشرين ، اقترح أينشتاينبصرياتالتفسير الكمي لـكهروضوئيةالتأثير ، الذي جعل الناس يدركون أن الضوء له خصائص الموجة والجسيمات ازدواجية. أشار Bohr لاحقًا في مبدأ تكامله الشهير إلى أن ما إذا كان الضوء يتصرف كموجة أو جسيم يعتمد على البيئة التجريبية المحددة ، وأنه لا يمكن ملاحظة كل من الخصائص في وقت واحد في تجربة واحدة. ومع ذلك ، بعد أن اقترح جون ويلر تجربة اختياره المتأخرة الشهيرة ، استنادًا إلى نسخته الكمومية ، فقد ثبت نظريًا أن الضوء يمكن أن يجسد في وقت واحد حالة تراكب الجسيمات الموجية "لا موجة ولا جسيم ، ولا موجة ولا جسيم" ، وقد لوحظت هذه الظاهرة الغريبة في عدد كبير من التجارب. تتحدى الملاحظة التجريبية لتراكب الجسيمات الموجية للضوء الحدود التقليدية لمبدأ تكامل Bohr وتعيد تعريف مفهوم ازدواجية الجسيمات الموجية.

في عام 2013 ، مستوحاة من قطة شيشاير في أليس في بلاد العجائب ، أهارونوف وآخرون. اقترحت نظرية القط cheshire الكم. تكشف هذه النظرية عن ظاهرة جسدية جديدة للغاية ، أي أن جسم شيشاير كات (الكيان المادي) يمكن أن يدرك الفصل المكاني عن وجهه المبتسم (السمة المادية) ، مما يجعل فصل السمة المادية وعلم الأنطولوجيا ممكنًا. ثم لاحظ الباحثون ظاهرة شيشاير كات في كل من أنظمة النيوترون والفوتون ، ولاحظوا كذلك ظاهرة قطط cheshire الكم التي تبادل وجوه المبتسمة.

في الآونة الأخيرة ، مستوحاة من هذه النظرية ، أدرك فريق البروفيسور لي تشوانفينغ في جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين ، بالتعاون مع فريق البروفيسور تشن جينغلينج في جامعة نانكاي ، فصل ثنائية الجليد الموجية من الجليدبصريات، أي أن الفصل المكاني لخصائص الموجة من خصائص الجسيمات ، من خلال تصميم التجارب باستخدام درجات مختلفة من حرية الفوتونات واستخدام تقنيات القياس الضعيفة على أساس تطور الوقت الافتراضي. تتم ملاحظة خصائص الموجة وخصائص الجسيمات للفوتونات في وقت واحد في مناطق مختلفة.

ستساعد النتائج على تعميق فهم المفهوم الأساسي لميكانيكا الكم ، وازدواجية الجسيمات الموجية ، وستوفر طريقة القياس الضعيفة المستخدمة أيضًا أفكارًا للبحث التجريبي في اتجاه قياس الدقة الكمية والاتصال المضاد.

| معلومات الورق |

Li ، Jk. ، Sun ، K. ، Wang ، Y. et al. التوضيح التجريبي لفصل ازدواجية الجسيمات الموجية لفوتون واحد مع قطة Cheshire الكم. Light Sci Appl 12 ، 18 (2023).

https://doi.org/10.1038/S41377-022-01063-5