Les propriétés ondulatoires et corpusculaires sont deux propriétés fondamentales de la matière. Dans le cas de la lumière, le débat sur sa nature ondulatoire ou corpusculaire remonte au XVIIe siècle. Newton a établi une théorie corpusculaire relativement parfaite de la lumière dans son ouvrage.Optiquece qui a fait de la théorie corpusculaire de la lumière la théorie dominante pendant près d'un siècle. Huygens, Thomas Young, Maxwell et d'autres pensaient que la lumière était une onde. Jusqu'au début du XXe siècle, Einstein proposait la théorie corpusculaire de la lumière.Optiqueexplication quantique dephoto-électriqueCet effet a permis de comprendre que la lumière possède les caractéristiques d'une dualité onde-corpuscule. Bohr a par la suite démontré, dans son célèbre principe de complémentarité, que le comportement de la lumière (ondulatoire ou corpusculaire) dépend du contexte expérimental et que les deux propriétés ne peuvent être observées simultanément dans une même expérience. Cependant, après la proposition par John Wheeler de sa célèbre expérience de sélection retardée, et grâce à sa version quantique, il a été théoriquement prouvé que la lumière peut simultanément présenter un état de superposition onde-corpuscule, « ni onde ni corpuscule, ni onde ni corpuscule ». Ce phénomène étonnant a été observé dans de nombreuses expériences. L'observation expérimentale de la superposition onde-corpuscule de la lumière remet en question les limites traditionnelles du principe de complémentarité de Bohr et redéfinit le concept de dualité onde-corpuscule.
En 2013, s'inspirant du chat du Cheshire d'Alice au pays des merveilles, Aharonov et al. ont proposé la théorie quantique du chat du Cheshire. Cette théorie révèle un phénomène physique inédit : le corps du chat du Cheshire (entité physique) peut se dissocier spatialement de son visage souriant (attribut physique), rendant ainsi possible la séparation entre attributs matériels et ontologie. Les chercheurs ont ensuite observé ce phénomène dans des systèmes de neutrons et de photons, et ont même constaté l'échange de visages souriants entre deux chats du Cheshire quantiques.
Récemment, s'inspirant de cette théorie, l'équipe du professeur Li Chuanfeng de l'Université des sciences et technologies de Chine, en collaboration avec l'équipe du professeur Chen Jingling de l'Université de Nankai, a réalisé la séparation de la dualité onde-corpuscule.OptiqueIl s'agit de séparer spatialement les propriétés ondulatoires et corpusculaires des photons, en concevant des expériences utilisant différents degrés de liberté et des techniques de mesure faibles basées sur l'évolution temporelle virtuelle. Les propriétés ondulatoires et corpusculaires des photons sont observées simultanément dans différentes régions.
Ces résultats contribueront à approfondir la compréhension du concept fondamental de la mécanique quantique, la dualité onde-corpuscule, et la méthode de mesure faible utilisée fournira également des idées pour la recherche expérimentale dans le domaine de la mesure de précision quantique et de la communication contrefactuelle.
| Informations sur le papier |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. et al. Démonstration expérimentale de la séparation de la dualité onde-particule d'un seul photon avec le chat de Cheshire quantique. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Date de publication : 25 décembre 2023