Физики количественно описали корпускулярно-волновой дуализм
Один из основных принципов квантовой механики — двойственности волны и частицы, — до сих пор до конца не описан количественно. Корейские физики сделали первый шаг к решению этой проблемы
Для количественной проверки фундаментального принципа корпускулярно-волнового дуализма и комплементарности необходима квантовая композитная система, параметрами которой можно управлять в эксперименте. Физики-теоретики предложили несколько вариантов таких экспериментов с тех пор, как Нильс Бор ввел понятие «комплементарности» в 1928 году, но только несколько из этих идей удалось воплотить в реальность.
Ученые в таких экспериментах смогли увидеть интерференционные картины с низким качеством, из которых точно нельзя сказать, соблюдается ли один из основных принципов квантовой физики, или нет. Таким образом, понятие комплементарности и корпускулярно-волновой дуализм до сих пор остаются без твердого экспериментального подтверждения.
Для решения этой проблемы исследовательская группа из Института фундаментальных наук Южной Кореи построила двухлучевой интерферометр. Устройство генерирует когерентные фотоны — кванты света, — которые используются для измерения уровня квантовых помех. Затем кванты идут двумя разными путями, прежде чем достичь детектора. Сопряженные «холостые» фотоны используются для получения информации о пути частиц с контролируемой точностью, что позволяет количественно оценивать комплементарность.
Известный физики и популяризатор науки Ричард Фейнман однажды заявил, что решение загадки квантовой механики лежит в понимании эксперимента с двумя щелями (опыта Юнга). Предполагается, что анализ данных двухлучевой интерферометрии будет иметь фундаментальные последствия для лучшего понимания принципа комплементарности и количественного описания корпускулярно-волнового дуализма.
Статья опубликована в журнале Science Advances.