Pesquisadores observam a dualidade onda-partícula de dois fótons
Figura 1. Esquema de nossa configuração experimental usando o MZI para observações de WPS de fótons. Crédito:Homem Zhong-Xiao Compreender a natureza do comportamento dos objetos quânticos é a premissa para uma descrição razoável do mundo quântico. Dependendo se a interferência pode ser produzida ou não, o objeto quântico é dotado de características duais de onda e partícula, ou seja, a chamada dualidade onda-partícula (WPD), que geralmente são observadas nas chamadas dualidades mutuamente. arranjos experimentais exclusivos no sentido do princípio de complementaridade de Bohr.
O físico teórico John Wheeler propôs a experiência da escolha retardada na década de 1980, salientando que os métodos utilizados para observar os fotões acabarão por determinar se o seu comportamento é semelhante ao das partículas ou das ondas.
Em 2011, Ionicioiu e Terno propuseram uma versão quântica do experimento de escolha retardada, pela qual o fóton pode ser forçado a um estado sobreposto de partícula e onda e exibe transformação contínua entre esses dois lados com a alteração do parâmetro de controle da ancilla.
Em um estudo recente publicado na Physical Review A , desenvolvemos uma teoria e realizamos experimentos para investigar comportamentos duais de um e dois fótons como uma onda ou partícula, contando com a configuração esquematicamente esboçada na Figura 1 e detalhada na Figura 2. Fig. 2. Configuração experimental para observações de vários comportamentos de fótons. Crédito:Homem Zhong-Xiao Usando nossa configuração proposta, fomos capazes de observar comportamentos puramente ondulatórios ou puramente semelhantes a partículas ou superposição de partículas de onda de um fóton ou dois fótons ajustando um único parâmetro de controle clássico, α, que é proporcional ao refletividade do divisor de feixe que adicionamos ao interferômetro Mach-Zehnder.
Descobrimos que os comprimentos de onda de um e dois fótons nos estados de superposição onda-partícula permanecem os mesmos daqueles nos estados de onda pura. A visibilidade da interferência no caso de dois fótons é sempre menor do que no caso de um fóton. Todos os resultados experimentais concordam perfeitamente com as previsões teóricas, certificando a relevância da configuração que propomos.
Nosso esquema para um experimento de escolha retardada adota um cenário de preparação e medição independente de dispositivo para testar o modelo de variável oculta com controle puramente clássico. Calculamos as testemunhas de dimensão correspondentes e revelamos a violação da testemunha de dimensão linear em alguma faixa de parâmetros, demonstrando a impossibilidade de modelos de variáveis ocultas. Embora neste trabalho tenhamos considerado os fótons, resultados semelhantes também seriam válidos para partículas de matéria.
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Mais informações: Qing-Feng Xue et al, Superposições de partículas de onda de um e dois fótons:Teoria e experimento, Revisão Física A (2023). DOI:10.1103/PhysRevA.108.022223 Informações do diário: Revisão Física A
