我国科学技能大学郭光灿院士团队在量子物理基本问题研讨中获得新发展,该团队李传锋、许金时等人与其合作者使用玻姆动量概率散布来量化杨氏双缝中“which-way” 丈量对光子动量发生的扰动,初次试验观测到非局域的动量传递,验证了光子动量改变量与干与条纹可见度之间的量化联系。该研讨成果于2019年6月14日宣布在世界威望期刊《科学•发展》(Science Advances)上。
在杨氏双缝试验中,当人们对光子进行“which-way” 丈量来辨认它详细从哪个狭缝经过期,不可避免地会损坏干与条纹的可见度。可是,关于“which-way” 丈量是否经过扰动粒子的动量来损坏杨氏双缝干与这一问题一向存在剧烈争辩。为了更深化地研讨波粒二象性,就需要找到一个愈加普适的办法来量化光子的动量改变。走运的是玻姆力学供给了处理这一问题的办法。关于量子力学的解说有很多种,常见的量子力学书中教学的仅仅哥本哈根学派的解说。闻名物理学家和科学思想家戴维·玻姆关于哥本哈根学派的解说很不满足,于1950年代提出了关于量子力学的一种新的解说。在玻姆理论中,粒子在恣意时间都具有清晰的方位和动量,它沿着一条确认的轨道演化。因而即便粒子的初态不是动量的本征态,咱们仍就可以计算出粒子的动量改变量。此外粒子的均匀轨道在试验上可以用弱丈量的办法重构出来。
依据玻姆理论,使用弱丈量技能,李传锋、许金时等人在本来完成光子轨道非局域扶引[Optics Express 25, 14463-14472 (2017)]的根底上,进一步重构了经过杨氏双缝干与设备并传达至8.6米处的光子玻姆轨道。然后选用澳大利亚合作者Howard M. Wiseman提出的玻姆动量概率散布来量化途径勘探进程中光子的动量改变量。经过比照有无“which-way” 丈量时的光子动量,研讨组观测到光子总的动量改变量的绝对值在近场时很小,可是会跟着传达间隔的添加而添加,展示了非局域的动量累加进程。在远场时,研讨组进一步验证了粒子动量改变量的绝对值与干与条纹可见度之间的量化联系。试验依据成果得出跟着动量改变量的添加,干与条纹可见度将随之下降。
这项作业标明在杨氏双缝试验中引进“which-way” 丈量时,玻姆理论供给了一种有用办法用来试验查验“光子轨道”。这对量子力学根底问题的研讨具有极端重大意义而且有助于加深人们对波粒二象性和互补原理的了解。
文章的榜首作者是中科院量子信息要点试验室2018年结业的研讨属相芽。该作业得到了科技部、国家自然科学基金委、中科院和安徽省的赞助。
(中科院量子信息要点试验室、中科院量子信息和量子科学技能创新研讨院、科研部)