南京大学科研团队完成光的波粒二象性可控叠加

南京大学马小松教授团队试验效果于当地时间9月2日被天然杂志子刊《天然-光子学》报导。　《天然-光子学》子刊网页截图

中新网南京9月3日电 (记者 申冉 通讯员 齐琦)光究竟是波仍是粒子，仍是二者的叠加？这个问题关于有点量子力学根底的人并不难答复，但难以答复的是人们能否对这种叠加性质进行操控？3日，记者从南京大学得悉，该校物理学院马小松教授团队日前成功演示了单光子波动性和粒子性的非局域可控叠加，该项效果于当地时间9月2日被天然杂志子刊《天然-光子学》报导。

推迟挑选试验中完成量子波粒叠加的艺术图。　《天然—光子学》 摄

在人类科学开展进程中，对光究竟是粒子仍是波的争辩从前阅历了几个世纪，包含欧几里得、笛卡尔、牛顿等在内的巨大科学家们都参加了关于光的实质的评论。直到20世纪在量子物理的树立过程中，人们对光的认识才形成了比较完好的结构，即波粒二象性。用浅显的话说即：光既是粒子、也是波，或许说光具有波粒二象性，处于波与粒子的叠加态。

那么是否能够找到某些操控手法，让单个光子依照需求，仅表现为粒子、或许仅表现为波？为此人们规划了许多思维试验，一个闻名的比如便是由物理学家约翰 惠勒提出的推迟挑选试验。依据该推迟挑选试验显现，一个外部的观测者能够经过对试验设备中一个光学元件的操控来自动挑选单个光子表现出波动性仍是粒子性，甚至在光子进入试验设备之后再做挑选，挑选依然是有用的。

南京大学马小松科研团队。　申冉 摄

“这个试验深入论述了经典物理与量子物理中不同的时空概念，也因而成为量子物理中最吸引人的试验之一。”马小松教授说。

马小松研讨团队在惠勒的推迟挑选试验根底上提出并展现了这个新的非局域量子推迟挑选试验。在该试验中，使用了别的一对羁绊光子作为操控单元，使用羁绊光子对去调控在波动性与粒子性之间切换的试验主体光子。

王凯(nature发布文章榜首作者)介绍，为了完成严厉的非局域量子操控，操控单元远离试验主体单元，便是要满意物理学家所说的所谓“爱因斯坦局域性”条件，“为了完成这一先决条件，咱们把光学仪器散布在校园内的两个试验室中，光信号与电信号的时序经过了准确的设置”。

该试验的成功不光证明了光能够一起处于波动性或粒子性的量子叠加，并且还证明了这种波-粒的量子叠加态是可调控的，这为量子光学和量子信息处理的开展供给了新方法。

该效果宣布在光学范畴尖端刊物《天然-光子学》上，16级博士生王凯为文章榜首作者，19届本科毕业生徐乾为第二作者，马小松教授为论文的通讯作者，祝世宁院士参加了剖析与评论。该项研讨得到南京大学杰出方案和国家重点研制方案、国家天然科学基金、中心高校根本科研业务费专项基金项目的赞助。此项研讨工作也得到南京大学固体微结构国家重点试验室、物理学院和人工微结构科学与技能协同立异中心支撑。(完)