Le proprietà delle onde e delle particelle sono due proprietà fondamentali della materia in natura.Nel caso della luce, il dibattito se si tratti di un’onda o di una particella risale al XVII secolo.Newton stabilì nel suo libro una teoria corpuscolare della luce relativamente perfettaOttica, che fece sì che la teoria corpuscolare della luce diventasse la teoria dominante per quasi un secolo.Huygens, Thomas Young, Maxwell e altri credevano che la luce fosse un'onda.Fino all’inizio del XX secolo, Einstein propose ilOtticaspiegazione quantistica delfotoelettricoeffetto, che ha fatto capire alle persone che la luce ha le caratteristiche della dualità di onde e particelle.Bohr in seguito sottolineò nel suo famoso principio di complementarità che il comportamento della luce come un'onda o come una particella dipende dallo specifico ambiente sperimentale e che entrambe le proprietà non possono essere osservate simultaneamente in un singolo esperimento.Tuttavia, dopo che John Wheeler propose il suo famoso esperimento di selezione ritardata, basato sulla sua versione quantistica, è stato teoricamente dimostrato che la luce può simultaneamente incorporare uno stato di sovrapposizione onda-particella di “né onda né particella, né onda né particella”, e questo strano fenomeno è stato osservato in un gran numero di esperimenti.L'osservazione sperimentale della sovrapposizione onda-particella della luce sfida il tradizionale confine del principio di complementarità di Bohr e ridefinisce il concetto di dualità onda-particella.
Nel 2013, ispirandosi al gatto del Cheshire in Alice nel Paese delle Meraviglie, Aharonov et al.propose la teoria quantistica del gatto del Cheshire.Questa teoria rivela un fenomeno fisico molto nuovo, vale a dire che il corpo del gatto del Cheshire (entità fisica) può realizzare la separazione spaziale dalla sua faccina sorridente (attributo fisico), il che rende possibile la separazione dell'attributo materiale e dell'ontologia.I ricercatori hanno poi osservato il fenomeno del gatto del Cheshire sia nei sistemi di neutroni che di fotoni, e hanno inoltre osservato il fenomeno di due gatti del Cheshire quantistici che si scambiano facce sorridenti.
Recentemente, ispirandosi a questa teoria, il team del professor Li Chuanfeng dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, in collaborazione con il team del professor Chen Jingling dell'Università di Nankai, ha realizzato la separazione della dualità onda-particella diOttica, ovvero la separazione spaziale delle proprietà delle onde dalle proprietà delle particelle, progettando esperimenti utilizzando diversi gradi di libertà dei fotoni e utilizzando tecniche di misurazione deboli basate sull'evoluzione del tempo virtuale.Le proprietà ondulatorie e particellari dei fotoni vengono osservate simultaneamente in diverse regioni.
I risultati aiuteranno ad approfondire la comprensione del concetto di base della meccanica quantistica, della dualità onda-particella, e il metodo di misurazione debole utilizzato fornirà anche idee per la ricerca sperimentale nella direzione della misurazione di precisione quantistica e della comunicazione controfattuale.
|informazioni cartacee |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. et al.Dimostrazione sperimentale della separazione della dualità onda-particella di un singolo fotone con il gatto quantistico del Cheshire.Luce Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Orario di pubblicazione: 25 dicembre 2023