Att förstå karaktären av kvantobjekts beteenden är förutsättningen för en rimlig beskrivning av kvantvärlden. Beroende på om interferensen kan produceras eller inte, är kvantobjektet försett med dubbla egenskaper av en våg och en partikel, det vill säga den så kallade våg-partikeldualiteten (WPD), som vanligtvis observeras i den så kallade ömsesidiga exklusiva experimentella arrangemang i betydelsen av Bohrs komplementaritetsprincip.
Den teoretiska fysikern John Wheeler föreslog experimentet med fördröjt val på 1980-talet och påpekade att de metoder som används för att observera fotoner i slutändan kommer att avgöra om deras beteende är som partiklar eller vågor.
År 2011 föreslog Ionicioiu och Terno en kvantversion av experimentet med fördröjt val, genom vilket fotonen kan tvingas in i ett överlagrat tillstånd av partikeln och vågen och uppvisar kontinuerlig morphing mellan dessa två sidor med att ändra styrparametern för ancilla.
I en nyligen publicerad studie publicerad i Physical Review A , har vi utvecklat en teori och utfört experiment för att undersöka dubbla beteenden hos en och två fotoner som en våg eller en partikel, med utgångspunkt i uppställningen som schematiskt skisseras i Fig. 1 och detaljerad i Fig. 2.
Genom att använda vår föreslagna inställning kunde vi titta på rent vågliknande eller rent partikelliknande eller våg-partikel-superpositionsliknande beteenden hos en foton eller två fotoner genom att justera en enda klassisk kontrollparameter, α, som är proportionell mot reflektiviteten hos stråldelaren som vi lade till Mach-Zehnder-interferometern.
Vi fann att våglängderna för både en och två fotoner i våg-partikelöverlagringstillstånden förblir desamma som i de rena vågtillstånden. Interferenssynligheten i fallet med två foton är alltid lägre än i fallet med en foton. Alla experimentella fynd överensstämmer perfekt med de teoretiska förutsägelserna, vilket bekräftar relevansen av den uppsättning vi har föreslagit.
Vårt schema för ett experiment med fördröjt val använder ett enhetsoberoende förberedelse- och mätscenario för att testa den dolda variabelmodellen med rent klassisk kontroll. Vi beräknade motsvarande dimensionsvittnen och avslöjade överträdelsen av det linjära dimensionsvittnet i vissa parametrar, vilket visar omöjligheten av modeller med dolda variabler. Även om vi i detta arbete övervägde fotoner, skulle liknande resultat även gälla för materiapartiklar.
Den här historien är en del av Science X Dialog, där forskare kan rapportera resultat från sina publicerade forskningsartiklar. Besök den här sidan för information om ScienceX Dialog och hur du deltar.
Mer information: Qing-Feng Xue et al, Enkel- och två-fotonvåg-partikelsuperpositioner:teori och experiment, Physical Review A (2023). DOI:10.1103/PhysRevA.108.022223
Journalinformation: Fysisk granskning A
© 2024 Science X Network. Alla rättigheter förbehållna.
