Tính chất sóng và tính chất hạt là hai tính chất cơ bản của vật chất trong tự nhiên. Trong trường hợp ánh sáng, cuộc tranh luận về việc nó là sóng hay hạt đã có từ thế kỷ 17. Newton đã thiết lập một lý thuyết hạt tương đối hoàn hảo về ánh sáng trong cuốn sách của mình.Quang họcĐiều này đã khiến lý thuyết hạt về ánh sáng trở thành lý thuyết chủ đạo trong gần một thế kỷ. Huygens, Thomas Young, Maxwell và những người khác tin rằng ánh sáng là một sóng. Cho đến đầu thế kỷ 20, Einstein đã đề xuất...Quang họcgiải thích lượng tử vềquang điệnHiệu ứng này đã khiến mọi người nhận ra rằng ánh sáng có đặc tính lưỡng tính sóng và hạt. Sau đó, Bohr đã chỉ ra trong nguyên lý bổ sung nổi tiếng của mình rằng liệu ánh sáng hoạt động như một sóng hay một hạt phụ thuộc vào môi trường thí nghiệm cụ thể, và cả hai thuộc tính không thể được quan sát đồng thời trong một thí nghiệm duy nhất. Tuy nhiên, sau khi John Wheeler đề xuất thí nghiệm chọn lọc trì hoãn nổi tiếng của mình, dựa trên phiên bản lượng tử của nó, người ta đã chứng minh về mặt lý thuyết rằng ánh sáng có thể đồng thời thể hiện trạng thái chồng chất sóng-hạt "không phải sóng cũng không phải hạt, không phải sóng cũng không phải hạt", và hiện tượng kỳ lạ này đã được quan sát trong rất nhiều thí nghiệm. Quan sát thực nghiệm về trạng thái chồng chất sóng-hạt của ánh sáng đã thách thức ranh giới truyền thống của nguyên lý bổ sung của Bohr và định nghĩa lại khái niệm lưỡng tính sóng-hạt.
Năm 2013, lấy cảm hứng từ chú mèo Cheshire trong Alice ở xứ sở thần tiên, Aharonov và cộng sự đã đề xuất lý thuyết mèo Cheshire lượng tử. Lý thuyết này hé lộ một hiện tượng vật lý rất mới lạ, đó là, thân thể của mèo Cheshire (thực thể vật lý) có thể tách rời khỏi khuôn mặt tươi cười của nó (thuộc tính vật lý), điều này giúp cho việc tách rời thuộc tính vật chất và bản thể học trở nên khả thi. Các nhà nghiên cứu sau đó đã quan sát hiện tượng mèo Cheshire trong cả hệ thống neutron và photon, và tiếp tục quan sát hiện tượng hai chú mèo Cheshire lượng tử trao đổi khuôn mặt tươi cười cho nhau.
Gần đây, được truyền cảm hứng từ lý thuyết này, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Li Chuanfeng tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc, phối hợp với nhóm nghiên cứu của Giáo sư Chen Jingling tại Đại học Nankai, đã hiện thực hóa việc tách biệt tính lưỡng cực sóng-hạt của...Quang họcTức là, sự tách biệt về mặt không gian giữa các thuộc tính sóng và thuộc tính hạt, bằng cách thiết kế các thí nghiệm sử dụng các mức độ tự do khác nhau của photon và sử dụng các kỹ thuật đo yếu dựa trên sự tiến hóa thời gian ảo. Các thuộc tính sóng và thuộc tính hạt của photon được quan sát đồng thời ở các vùng khác nhau.
Kết quả nghiên cứu sẽ giúp làm sâu sắc thêm sự hiểu biết về khái niệm cơ bản của cơ học lượng tử, lưỡng tính sóng-hạt, và phương pháp đo yếu được sử dụng cũng sẽ cung cấp ý tưởng cho nghiên cứu thực nghiệm theo hướng đo lường chính xác lượng tử và giao tiếp phản thực.
| Thông tin bài báo |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. et al. Minh chứng thực nghiệm về việc tách tính lưỡng cực sóng-hạt của một photon đơn lẻ bằng mèo Cheshire lượng tử. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Thời gian đăng bài: 25/12/2023