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科學家實現光的波粒二象性可控量子疊加

文章來源:中國科學报 唐凤 温才妃   發布時間:2019-09-09  【字號:     】  

  光究竟是波還是粒子,還是二者的疊加?這個問題對于有量子力學基礎的人並不難回答,但難以回答的是人們能否對這種疊加性質進行操控。日前,《自然—光子學》報道了南京大學物理學院教授馬小松團隊的最新研究結果,該團隊首次演示了單光子波動性和粒子性的非局域可控疊加。

  南京大学固体微结构物理國家重點實驗室、物理学院和微结构科学与技术协同创新中心的研究人员在早期工作基础上,开发了延迟选择实验的量子版本,即单个光子的粒子态和波动态处于相干叠加态。实现波—粒叠加状态的关键是通过其他光子的量子态控制光子在粒子态和波动态之间的转换。但是,这种“量子控制选择”的方式,必须使控制单元与主实验区距离足够远,才能保证彼此之间没有相干性。学界将这一要求称为“爱因斯坦定域条件”。

  研究人員在一項涉及兩個相距141米的實驗室光學設備的實驗中,最終證明光不僅可以處于波態或粒子態,還可以處于這兩種狀態的量子疊加態。此外,他們還證明,這種量子波粒疊加的性質是可以調整的。

  該實驗是第一個嚴格在愛因斯坦定域條件下的量子延遲選擇實驗,爲最終開發量子技術的新實驗能力開辟了新道路。




(責任編輯:侯茜)

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