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“烟雾缠绕的巨龙”:量子力学与延迟选择实验

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南大物理大学、固体微结构物理国家重大实验室、人工微构造科学与才干联合创新焦点的马小松教师课题组与德意志联邦共和国Max普朗克量子光学钻探所和奥地利马尼拉大学共青团和少先队合营,第一次总括了近100年来量子延迟选取实验的向上进度。综述的剧情包涵从爱因Stan早前的答辩发芽,到新型的试验实行与收获。那项商量当前早就在物艺术学界最高尚的综述型期刊《今世物理切磋》(Reviews
of Modern
Physics)最新一期上登出。那也是继1984年陈金全先生协会,南京大学的情艺术学者第贰回以第一小编在这里期刊上公布小说。

从十三世纪早先,科学的升华和对光的真相的切磋就牢牢地挂钩在一起。Newton(IsaacNewtonState of Qatar曾断言光是由粒子构成的;和她同临时间期的头面物管理学家惠更斯(Christiaan
Huygens卡塔尔国持差异意见——他感觉光的本来面目是不安。今世的量子物医学家以为,两者的观念都以金科玉律的。光不仅能够被视为粒子,也足以被视为波。光的这三种区别特征会在情理实验中分歧程度地表现出来,它决意于光的哪类特性在试验中被度量。这种“波粒二象性“是量子力学最功底的尺度之一。它挑战着人类的常识认识:一种物质是还是不是足以同时负有二种相互冲突的属性?

三十世纪六十时期,U.S.的物法学家Wheeler(John ArchibaldWheeler卡塔尔(قطر‎将这种量子力学中的最实质的不分明性比作“谷雾缠绕的巨龙”(Great
smoky
dragon):人们能够看看巨龙的漏洞,它是粒子发生的源流;也能够寓目巨龙的头,它是尝试度量的结果。可是巨龙的骨血之躯却是被混合雾缠绕着的,何况人人长久无法驱散这个平流雾:实验衡量的格局调整实验所钻探的气象。为了切实地显示这种物理概念,Wheeler提议了名牌的推迟选拔思考实验。在此个考虑实验中,对粒子性和波动性的界定被延缓到了度量阶段。由此,光子在推行中既可以表现粒子性,又能显示出波动性。事实上,决计于衡量的年华和措施,光也能够同有的时候间以那三种形象存在。

在过去的数十年间,量子物历史学家们一贯试图在实验上贯彻Wheeler的理想实验,进而使波粒二象性有真正的施行依赖。南大的马小松教师,普朗克量子光学研讨所的JohannesKofler,以至量子光学与量子音信商量所、维也纳高校量子科学与技巧骨干的AntonZeilinger通过商量,总计了延期接收实验的前行进程,并呈现了物艺术学家在说明延迟接纳实验这一世界曾经收获的皇皇成功。

纵然波粒二象性源点于爱因Stan在一九〇一年对光电效果的光子理论解释,直到日前,一三种延迟选取实验才在试验中落到实处。那篇综合的第一小编,南大的马小松说起:“随着试验技能的飞快发展,火速正确的单粒子量子态衡量得以完结,那使得众多在量子物理发展进程中被熊熊斟酌过的理想实验最后能够落实。”

广州大学的AntonZeilinger提起:“这类实验挑衅着我们对于量子世界的体会,在量子通讯中和量子总计中享有广阔的行使前程。”延迟选择实验和量子纠葛紧凑相关,在消除量子通信中的安全性难点中持有至关首要的震慑。另一面,延迟选拔可以在一定情景下提高量子Computer的运算速率。那篇综合的笔者们愿意延迟选拔实验一方面继续对量子物理幼功的前行提供新的意见,其他方面也能够推向量子音讯管理的腾飞及应用。

该项研商获得了青年千人布置、欧洲结盟居里老婆基金等辅助。

Publication

Delayed-choice gedanken experiments and their realizations. Xiao-song
Ma, Johannes Kofler, Anton Zeilinger. Rev. Mod. Phys. 88, 015005

马小松课题组主页:

(物理高校 科学才干处)

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