Sifat gelombang dan partikel adalah dua sifat dasar materi di alam. Dalam kasus cahaya, perdebatan mengenai apakah itu gelombang atau partikel sudah ada sejak abad ke-17. Newton menetapkan teori partikel cahaya yang relatif sempurna dalam bukunyaOptik, yang menjadikan teori partikel cahaya menjadi 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 tentangfotolistrikEfeknya, yang menyadarkan orang bahwa cahaya memiliki ciri-ciri dualitas gelombang dan partikel. Bohr kemudian menunjukkan dalam prinsip komplementaritasnya yang terkenal bahwa apakah cahaya berperilaku sebagai gelombang atau partikel bergantung pada lingkungan eksperimen tertentu, dan bahwa kedua sifat tersebut tidak dapat diamati secara bersamaan dalam satu eksperimen. Namun, setelah John Wheeler mengusulkan eksperimen seleksi tertundanya yang terkenal, berdasarkan versi kuantumnya, secara teoritis telah dibuktikan bahwa cahaya dapat secara bersamaan mewujudkan keadaan superposisi gelombang-partikel “bukan gelombang atau partikel, baik gelombang maupun partikel”, dan ini aneh. Fenomena ini telah diamati dalam sejumlah besar percobaan. Pengamatan eksperimental superposisi gelombang-partikel cahaya menantang batasan tradisional prinsip komplementaritas Bohr dan mendefinisikan ulang konsep dualitas gelombang-partikel.
Pada tahun 2013, terinspirasi oleh kucing Cheshire di Alice in Wonderland, Aharonov dkk. mengusulkan teori kuantum kucing Cheshire. Teori ini mengungkap fenomena fisik 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 kuantum Cheshire yang 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-partikel dariOptik, 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 bersamaan di berbagai daerah.
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 satu foton dengan kucing kuantum Cheshire. Aplikasi Sains Ringan 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Waktu posting: 25 Des-2023