研究人员观察两个光子的波粒二象性
理解量子物体行为的本质是合理描述量子世界的前提。根据能否产生干涉,量子物体被赋予了波和粒子的双重特征,即所谓的波粒二象性(WPD),通常在所谓的相互观察中观察到。玻尔互补原理意义上的排他性实验安排。
理论物理学家约翰·惠勒在20世纪80年代提出了延迟选择实验,指出用于观察光子的方法将最终决定它们的行为是像粒子还是像波。
2011年,Ionicioiu和Terno提出了延迟选择实验的量子版本,通过该实验,光子可以被迫进入粒子和波的叠加状态,并随着辅助控制参数的改变而在这两侧表现出连续的变形。
在最近发表在《物理评论A》上的一项研究中,我们开发了一种理论并进行了实验,以研究一个和两个光子作为波或粒子的双重行为,依赖于图1中示意性描绘和图2中详细描述的设置。2.
通过使用我们提出的设置,我们能够通过调整单个经典控制参数α来观察一个光子或两个光子的纯波状或纯粒子状或波粒叠加状行为,α与我们添加到马赫-曾德尔干涉仪中的分束器的反射率。
我们发现波粒叠加态中的一个和两个光子的波长与纯波态下的波长保持相同。双光子情况下的干涉能见度总是低于一光子情况下的干涉能见度。所有实验结果与理论预测完全一致,证明了我们提出的设置的相关性。
我们的延迟选择实验方案采用与设备无关的准备和测量场景来测试具有纯经典控制的隐变量模型。我们计算了相应的维度见证,并揭示了在某些参数范围内违反线性维度见证的情况,证明了隐变量模型的不可能性。尽管在这项工作中我们考虑了光子,但类似的结果也适用于物质粒子。
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