Doğada maddenin iki temel özelliği dalga ve parçacık özellikleridir. Işık söz konusu olduğunda, dalga mı yoksa parçacık mı olduğu tartışması 17. yüzyıla kadar uzanmaktadır. Newton, kitabında ışığın nispeten mükemmel bir parçacık teorisini ortaya koymuştur.OptikBu durum, ışığın parçacık teorisinin neredeyse bir yüzyıl boyunca ana akım teori haline gelmesine yol açtı. Huygens, Thomas Young, Maxwell ve diğerleri ışığın bir dalga olduğuna inanıyordu. 20. yüzyılın başlarına kadar Einstein,Optikkuantum açıklamasıfotoelektrikBu etki, insanların ışığın dalga ve parçacık ikiliğine sahip olduğunu fark etmelerini sağladı. Bohr daha sonra ünlü tamamlayıcılık ilkesinde, ışığın dalga mı yoksa parçacık mı gibi davrandığının belirli deney ortamına bağlı olduğunu ve her iki özelliğin de tek bir deneyde aynı anda gözlemlenemeyeceğini belirtti. Ancak, John Wheeler'ın ünlü gecikmeli seçim deneyini önermesinden sonra, bunun kuantum versiyonuna dayanarak, ışığın aynı anda "ne dalga ne de parçacık, ne dalga ne de parçacık" şeklinde bir dalga-parçacık süperpozisyon durumunu somutlaştırabileceği teorik olarak kanıtlandı ve bu garip fenomen çok sayıda deneyde gözlemlendi. Işığın dalga-parçacık süperpozisyonunun deneysel olarak gözlemlenmesi, Bohr'un tamamlayıcılık ilkesinin geleneksel sınırlarını zorluyor ve dalga-parçacık ikiliği kavramını yeniden tanımlıyor.
2013 yılında, Alice Harikalar Diyarında'daki Cheshire kedisinden esinlenerek, Aharonov ve arkadaşları kuantum Cheshire kedisi teorisini ortaya attılar. Bu teori, çok yeni bir fiziksel olguyu ortaya koymaktadır: Cheshire kedisinin vücudu (fiziksel varlık), gülen yüzünden (fiziksel özellik) uzamsal olarak ayrılabilir; bu da maddi özellik ile ontolojinin ayrılmasını mümkün kılar. Araştırmacılar daha sonra Cheshire kedisi olgusunu hem nötron hem de foton sistemlerinde gözlemlediler ve ayrıca iki kuantum Cheshire kedisinin gülen yüzlerini değiştirmesi olgusunu da gözlemlediler.
Son zamanlarda, bu teoriden ilham alan Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden Profesör Li Chuanfeng'in ekibi, Nankai Üniversitesi'nden Profesör Chen Jingling'in ekibiyle işbirliği yaparak dalga-parçacık ikiliğinin ayrıştırılmasını gerçekleştirdi.OptikYani, fotonların farklı serbestlik derecelerini kullanan deneyler tasarlayarak ve sanal zaman evrimine dayalı zayıf ölçüm teknikleri kullanarak, dalga özelliklerinin parçacık özelliklerinden uzamsal olarak ayrılması sağlanır. Fotonların dalga özellikleri ve parçacık özellikleri farklı bölgelerde eş zamanlı olarak gözlemlenir.
Elde edilen sonuçlar, kuantum mekaniğinin temel kavramı olan dalga-parçacık ikiliğinin daha iyi anlaşılmasına yardımcı olacak ve kullanılan zayıf ölçüm yöntemi, kuantum hassas ölçüm ve karşıolgusal iletişim yönündeki deneysel araştırmalar için de fikirler sunacaktır.
| Kağıt bilgileri |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. ve diğerleri. Kuantum Cheshire kedisi ile tek bir fotonun dalga-parçacık ikiliğinin ayrılmasının deneysel gösterimi. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Yayın tarihi: 25 Aralık 2023