Les propriétés des ondes et des particules sont deux propriétés fondamentales de la matière dans la nature.Dans le cas de la lumière, le débat sur la question de savoir s'il s'agit d'une onde ou d'une particule remonte au XVIIe siècle.Newton a établi une théorie particulaire relativement parfaite de la lumière dans son livreOptique, ce qui a fait de la théorie particulaire de la lumière la théorie dominante pendant près d’un siècle.Huygens, Thomas Young, Maxwell et d’autres croyaient que la lumière était une onde.Jusqu'au début du XXe siècle, Einstein proposait laOptiqueexplication quantique dephoto-électriqueeffet, qui a fait comprendre aux gens que la lumière a les caractéristiques de la dualité des ondes et des particules.Bohr a souligné plus tard dans son célèbre principe de complémentarité que le fait que la lumière se comporte comme une onde ou une particule dépend de l'environnement expérimental spécifique et que les deux propriétés ne peuvent pas être observées simultanément dans une seule expérience.Cependant, après que John Wheeler ait proposé sa célèbre expérience de sélection retardée, basée sur sa version quantique, il a été théoriquement prouvé que la lumière peut simultanément incarner un état de superposition onde-particule de « ni onde ni particule, ni onde ni particule », et cet étrange Ce phénomène a été observé dans un grand nombre d’expériences.L'observation expérimentale de la superposition onde-particule de lumière remet en question la frontière traditionnelle du principe de complémentarité de Bohr et redéfinit le concept de dualité onde-particule.
En 2013, inspirés par le chat du Cheshire d'Alice au pays des merveilles, Aharonov et al.a proposé la théorie quantique du chat de Cheshire.Cette théorie révèle un phénomène physique très nouveau, à savoir que le corps du chat du Cheshire (entité physique) peut réaliser une séparation spatiale de son visage souriant (attribut physique), ce qui rend possible la séparation des attributs matériels et de l'ontologie.Les chercheurs ont ensuite observé le phénomène du chat de Cheshire dans les systèmes à neutrons et à photons, ainsi que le phénomène de deux chats quantiques du Cheshire échangeant des visages souriants.
Récemment, inspirée par 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-particule deOptique, c'est-à-dire la séparation spatiale des propriétés des ondes et des propriétés des particules, en concevant des expériences utilisant différents degrés de liberté des photons et en utilisant des techniques de mesure faibles basées sur l'évolution du temps virtuel.Les propriétés des ondes et des particules des photons sont observées simultanément dans différentes régions.
Les résultats aideront à approfondir la compréhension du concept de base de la mécanique quantique, de la dualité onde-particule, et la méthode de mesure faible utilisée fournira également des idées pour la recherche expérimentale dans le sens de la mesure de précision quantique et de la communication contrefactuelle.
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Li, JK., Sun, K., Wang, Y. et al.Démonstration expérimentale de la séparation de la dualité onde-particule d'un photon unique avec le chat quantique du Cheshire.Light Sci Application 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Heure de publication : 25 décembre 2023