從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲悉，該實(shí)驗(yàn)室李傳鋒研究組首次實(shí)現(xiàn)了量子惠勒延遲選擇實(shí)驗(yàn)，制備出了光的波-粒疊加狀態(tài)。研究成果作為封面文章發(fā)表在9月份的《自然—光子學(xué)》上。 '|N9
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    現(xiàn)在對(duì)光的理解可歸結(jié)為玻爾的互補(bǔ)原理，即光具有波粒二象性，波動(dòng)性和粒子性這兩種屬性既對(duì)立又互補(bǔ)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)中具體展示哪種屬性取決于實(shí)驗(yàn)裝置。比如在由兩塊分束器構(gòu)成的馬赫-曾德干涉儀中，單個(gè)光子被第一個(gè)分束器分到兩個(gè)路徑上，傳播一段距離后重合。如果在重合點(diǎn)加入第二個(gè)分束器，則構(gòu)成干涉儀，觀測(cè)到波動(dòng)性；如果不加第二個(gè)分束器，觀測(cè)到的是粒子性。 %j?<v@y  
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    馬赫-曾德干涉實(shí)驗(yàn)可以用量子力學(xué)解釋。然而有一種隱變量理論認(rèn)為，光子有自由意志，在進(jìn)入干涉儀之前光子就察覺到有沒有第二個(gè)分束器，并根據(jù)觀察結(jié)果決定經(jīng)過第一個(gè)分束器的方式，從而展現(xiàn)粒子性或波動(dòng)性。為了檢驗(yàn)這種隱變量理論和量子力學(xué)誰是誰非，玻爾的學(xué)生惠勒于1978年提出了著名的延遲選擇實(shí)驗(yàn)，即實(shí)驗(yàn)者等到光子已經(jīng)完全經(jīng)過第一個(gè)分束器之后，再選擇加不加第二個(gè)分束器。 H"> }yD  
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    在經(jīng)典的惠勒延遲選擇實(shí)驗(yàn)中，加與不加第二個(gè)分束器不能同時(shí)進(jìn)行，因此光的波動(dòng)性和粒子性不能夠同時(shí)展現(xiàn)出來。李傳鋒研究組設(shè)計(jì)出一種量子實(shí)驗(yàn)裝置，巧妙地利用光子的偏振比特作為輔助，使測(cè)量裝置處于量子疊加態(tài)，能同時(shí)探測(cè)光子的波動(dòng)性與粒子性，從而實(shí)現(xiàn)了量子的惠勒延遲選擇實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)排除了光子有自由意志的假設(shè)，并首次觀測(cè)到波與粒子的疊加狀態(tài)，處于這種疊加態(tài)的光子，既不像粒子態(tài)那樣沒有干涉條紋，也不像波動(dòng)態(tài)那樣表現(xiàn)出正弦形干涉條紋，而是呈現(xiàn)出鋸齒形條紋這樣一種“非波非粒，亦波亦粒”的表現(xiàn)形式。