Sifat gelombang dan partikel adalah dua sifat dasar materi di alam. Dalam kasus cahaya, perdebatan tentang apakah cahaya merupakan gelombang atau partikel telah ada sejak abad ke-17. Newton merumuskan teori partikel cahaya yang relatif sempurna dalam bukunyaOptik, yang menjadikan teori partikel cahaya sebagai teori arus utama selama hampir satu abad. Huygens, Thomas Young, Maxwell, dan lainnya percaya bahwa cahaya adalah gelombang. Hingga awal abad ke-20, Einstein mengusulkanOptikpenjelasan kuantum tentangfotolistrikefek, yang membuat orang menyadari bahwa cahaya memiliki karakteristik dualitas gelombang dan partikel. Bohr kemudian menunjukkan dalam prinsip komplementaritasnya yang terkenal bahwa apakah cahaya berperilaku sebagai gelombang atau partikel tergantung pada lingkungan eksperimen tertentu, dan bahwa kedua sifat tersebut tidak dapat diamati secara bersamaan dalam satu eksperimen. Namun, setelah John Wheeler mengusulkan eksperimen seleksi tertunda yang terkenal, berdasarkan versi kuantumnya, secara teoritis telah terbukti bahwa cahaya dapat secara bersamaan mewujudkan keadaan superposisi gelombang-partikel "bukan gelombang maupun partikel, bukan gelombang maupun partikel", dan fenomena aneh ini telah diamati dalam sejumlah besar eksperimen. Pengamatan eksperimental superposisi gelombang-partikel cahaya menantang batas tradisional prinsip komplementaritas Bohr dan mendefinisikan ulang konsep dualitas gelombang-partikel.
Pada tahun 2013, terinspirasi oleh kucing Cheshire dalam Alice in Wonderland, Aharonov dkk. mengajukan teori kucing Cheshire kuantum. Teori ini mengungkap fenomena fisika yang sangat baru, yaitu tubuh kucing Cheshire (entitas fisik) dapat mewujudkan pemisahan spasial dari wajah tersenyumnya (atribut fisik), yang memungkinkan pemisahan atribut material dan ontologi. Para peneliti kemudian mengamati fenomena kucing Cheshire dalam sistem neutron dan foton, dan selanjutnya mengamati fenomena dua kucing Cheshire kuantum yang saling bertukar wajah tersenyum.
Baru-baru ini, terinspirasi oleh teori ini, tim Profesor Li Chuanfeng di Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok, bekerja sama dengan tim Profesor Chen Jingling di Universitas Nankai, telah menyadari pemisahan dualitas gelombang-partikelOptik, yaitu pemisahan spasial sifat gelombang dari sifat partikel, dengan merancang eksperimen menggunakan derajat kebebasan foton yang berbeda dan menggunakan teknik pengukuran lemah berdasarkan evolusi waktu virtual. Sifat gelombang dan sifat partikel foton diamati secara simultan di berbagai wilayah.
Hasilnya akan membantu memperdalam pemahaman konsep dasar mekanika kuantum, dualitas gelombang-partikel, dan metode pengukuran lemah yang digunakan juga akan memberikan ide untuk penelitian eksperimental ke arah pengukuran presisi kuantum dan komunikasi kontrafaktual.
| informasi kertas |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. dkk. Demonstrasi eksperimental pemisahan dualitas gelombang-partikel dari sebuah foton tunggal dengan kuantum Cheshire cat. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Waktu posting: 25-Des-2023