切換到寬版
  • 廣告投放
  • 稿件投遞
  • 繁體中文
  • 中國科大觀測到楊氏雙縫實驗中非局域的動量傳遞

    作者:佚名 來源:中國科學技術大學 時間:2019-06-19 11:01 閱讀:218 [投稿]
    利用玻姆動量概率分布來量化楊氏雙縫中“which-way”測量對光子動量產生的擾動,首次實驗觀測到非局域的動量傳遞,驗證了光子動量改變量與干涉條紋可見度之間的量化關系。

    中國科學院院士、中國科學技術大學教授郭光燦團隊在量子物理基本問題研究中取得新進展,該團隊李傳鋒、許金時等人與其合作者利用玻姆動量概率分布來量化楊氏雙縫中“which-way”測量對光子動量產生的擾動,首次實驗觀測到非局域的動量傳遞,驗證了光子動量改變量與干涉條紋可見度之間的量化關系。該研究成果于6月14日發表在國際期刊《科學-進展》(Science Advances)上。 

    在楊氏雙縫實驗中,當人們對光子進行“which-way”測量來識別它具體從哪個狹縫通過時,不可避免地會破壞干涉條紋的可見度。然而,關于“which-way”測量是否通過擾動粒子的動量來破壞楊氏雙縫干涉這一問題一直存在激烈爭論。為了更深入地研究波粒二象性,就需要找到一個更加普適的方法來量化光子的動量變化。幸運的是玻姆力學提供了解決這一問題的方法。關于量子力學的解釋有很多種,常見的量子力學書中講授的只是哥本哈根學派的解釋。著名物理學家和科學思想家戴維·玻姆對于哥本哈根學派的解釋很不滿意,于1950年代提出了關于量子力學的一種新的解釋。在玻姆理論中,粒子在任意時刻都具有明確的位置和動量,它沿著一條確定的軌跡演化。因此即使粒子的初態不是動量的本征態,仍然可以計算出粒子的動量改變量。此外粒子的平均軌跡在實驗上可以用弱測量的方法重構出來。 

    基于玻姆理論,利用弱測量技術,李傳鋒、許金時等人在原來實現光子軌跡非局域導引[Optics Express 25, 14463-14472 (2017)]的基礎上,進一步重構了經過楊氏雙縫干涉裝置并傳播至8.6米處的光子玻姆軌跡。然后采用澳大利亞合作者Howard M. Wiseman提出的玻姆動量概率分布來量化路徑探測過程中光子的動量改變量。通過對比有無“which-way”測量時的光子動量,研究組觀測到光子總的動量改變量的絕對值在近場時很小,但是會隨著傳播距離的增加而增加,展現了非局域的動量累加過程。在遠場時,研究組進一步驗證了粒子動量改變量的絕對值與干涉條紋可見度之間的量化關系。實驗結果表明隨著動量改變量的增加,干涉條紋可見度將隨之下降。 

    這項工作表明在楊氏雙縫實驗中引入“which-way”測量時,玻姆理論提供了一種有效方法用來實驗檢驗“光子軌跡”。這對量子力學基礎問題的研究具有重要意義并且有助于加深人們對波粒二象性和互補原理的理解。

     

    a)動量傳遞過程;b)動量改變量與可見度的關系 

    文章的第一作者是中科院量子信息重點實驗室2018年畢業的研究生肖芽。該工作得到科技部、國家自然科學基金委、中科院和安徽省的資助。 

    文章鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaav9547.full

    分享到:
    掃一掃,關注光行天下的微信訂閱號!
    【溫馨提示】本頻道長期接受投稿,內容可以是:
    1.行業新聞、市場分析。 2.新品新技術(最新研發出來的產品技術介紹,包括產品性能參數、作用、應用領域及圖片); 3.解決方案/專業論文(針對問題及需求,提出一個解決問題的執行方案); 4.技術文章、白皮書,光學軟件運用技術(光電行業內技術文檔);
    如果想要將你的內容出現在這里,歡迎聯系我們,投稿郵箱:[email protected]
    文章點評
    镇站单双中特