ტალღურ-ნაწილაკოვანი დუალურობის ექსპერიმენტული გამოყოფა

ტალღური და ნაწილაკური თვისებები ბუნებაში მატერიის ორი ძირითადი თვისებაა. სინათლის შემთხვევაში, კამათი იმის შესახებ, ტალღაა თუ ნაწილაკი, მე-17 საუკუნიდან იღებს სათავეს. ნიუტონმა თავის წიგნში „სინათლის შედარებით სრულყოფილი ნაწილაკური თეორია“ ჩამოაყალიბა.ოპტიკა, რამაც სინათლის ნაწილაკების თეორია თითქმის ერთი საუკუნის განმავლობაში მთავარ თეორიად აქცია. ჰიუგენსი, თომას იანგი, მაქსველი და სხვები თვლიდნენ, რომ სინათლე ტალღა იყო. მე-20 საუკუნის დასაწყისამდე აინშტაინი სთავაზობდა...ოპტიკაკვანტური ახსნაფოტოელექტრულიეფექტი, რომელმაც ადამიანებმა გააცნობიერეს, რომ სინათლეს აქვს ტალღური და ნაწილაკური დუალიზმის მახასიათებლები. ბორმა მოგვიანებით თავის ცნობილ კომპლემენტარობის პრინციპში აღნიშნა, რომ სინათლის ტალღის თუ ნაწილაკის სახით ქცევა დამოკიდებულია კონკრეტულ ექსპერიმენტულ გარემოზე და რომ ორივე თვისების ერთდროულად დაკვირვება ერთ ექსპერიმენტში შეუძლებელია. თუმცა, მას შემდეგ, რაც ჯონ უილერმა შემოგვთავაზა თავისი ცნობილი დაგვიანებული შერჩევის ექსპერიმენტი, მის კვანტურ ვერსიაზე დაყრდნობით, თეორიულად დადასტურდა, რომ სინათლეს შეუძლია ერთდროულად განასახიეროს ტალღურ-ნაწილაკოვანი სუპერპოზიციის მდგომარეობა „არც ტალღა და არც ნაწილაკი, არც ტალღა და არც ნაწილაკი“ და ეს უცნაური ფენომენი დაფიქსირდა მრავალ ექსპერიმენტში. სინათლის ტალღურ-ნაწილაკოვანი სუპერპოზიციის ექსპერიმენტული დაკვირვება ეჭვქვეშ აყენებს ბორის კომპლემენტარობის პრინციპის ტრადიციულ საზღვარს და ხელახლა განსაზღვრავს ტალღურ-ნაწილაკოვანი დუალიზმის კონცეფციას.

2013 წელს, ფილმ „ალისა საოცრებათა ქვეყანაში“-ს ჩეშირული კატით შთაგონებულმა, აჰარონოვმა და სხვებმა შემოგვთავაზეს კვანტური ჩეშირული კატის თეორია. ეს თეორია ავლენს ძალიან ახალ ფიზიკურ ფენომენს, კერძოდ, ჩეშირული კატის სხეულს (ფიზიკურ არსებას) შეუძლია განახორციელოს სივრცითი გამოყოფა მისი მომღიმარი სახისგან (ფიზიკური ატრიბუტი), რაც შესაძლებელს ხდის მატერიალური ატრიბუტისა და ონტოლოგიის გამოყოფას. შემდეგ მკვლევარებმა დააკვირდნენ ჩეშირული კატის ფენომენს როგორც ნეიტრონულ, ასევე ფოტონურ სისტემებში და შემდგომ დააკვირდნენ ორი კვანტური ჩეშირული კატის მიერ მომღიმარი სახეების გაცვლის ფენომენს.

ცოტა ხნის წინ, ამ თეორიით შთაგონებულმა, ჩინეთის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტის პროფესორ ლი ჩუანფენგის გუნდმა, ნანკაის უნივერსიტეტის პროფესორ ჩენ ჯინგინგის გუნდთან თანამშრომლობით, გააცნობიერა ტალღურ-ნაწილაკოვანი დუალურობის გამოყოფა.ოპტიკა, ანუ ტალღური თვისებების ნაწილაკების თვისებებისგან სივრცითი გამოყოფა, ფოტონების თავისუფლების სხვადასხვა ხარისხის გამოყენებით ექსპერიმენტების შემუშავებით და ვირტუალური დროის ევოლუციაზე დაფუძნებული სუსტი გაზომვის ტექნიკის გამოყენებით. ფოტონების ტალღური და ნაწილაკური თვისებები ერთდროულად შეინიშნება სხვადასხვა რეგიონში.

შედეგები ხელს შეუწყობს კვანტური მექანიკის ძირითადი კონცეფციის, ტალღურ-ნაწილაკოვანი დუალურობის გააზრებას, ხოლო გამოყენებული სუსტი გაზომვის მეთოდი ასევე მოგვცემს იდეებს ექსპერიმენტული კვლევისთვის კვანტური ზუსტი გაზომვისა და კონტრფაქტობრივი კომუნიკაციის მიმართულებით.

| ქაღალდის ინფორმაცია |

ლი, ჯ.კ., სან, კ., ვანგი, ი. და სხვ. ერთი ფოტონის ტალღა-ნაწილაკოვანი დუალურობის გამოყოფის ექსპერიმენტული დემონსტრირება კვანტური ჩეშირის კატალიზატორით. სინათლის მეცნიერების აპლიკაციები 12, 18 (2023).

https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5