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光线的量子怪异在进入太空和后面后仍然存在

发布时间:2017-08-11 09:06:15来源:未知点击:

Marco Tomasin Anil Ananthaswamy量子世界的神秘波粒二象性已经使用卫星进行了测试 - 设置了超过3000公里的新距离记录,以检测这种奇异的行为我们知道光子是能量或粒子的量子,但在一些实验中,粒子可以像波一样起作用根据标准量子物理学,我们可以观察到这个量子系统的波动性质或粒子性质,但不能同时观察到这两者每当我们尝试时,测量光子的行为迫使它表现为一个或另一个 1978年,物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)提出了一个所谓的延迟选择实验,其中决定是否寻找光子的波或粒子性质,直到光子已经进入实验装置之后假设光子进入了一个旨在寻找其粒子性质的实验,并且您在最后一刻选择了切换器并查看其波浪性质光子会做什么理论认为光子应该像波浪一样在过去的二十年中,实验测试了Wheeler的想法并证明它们是正确的但是这些实验中光子行进的最长距离约为140公里现在,意大利帕多瓦大学的Paolo Villoresi和他的同事们利用卫星进行了这项实验,测试了数千公里的量子力学,为太空应用铺平了道路 “正如帕多瓦教授的伽利略教导我们的那样,你必须在你想要使用它们的边界检查你的法律,”维洛雷斯说在他们的设置中,激光脉冲进入称为分束器的装置,该装置为光提供两条路径一条路径是直的,另一条路径是弯路,因此直线路径上的光线距离较短绕行路线上的灯重新连接直线路径,两个脉冲沿同一路径朝向低地球轨道上的卫星前进,其中一个落后于另一个卫星将光脉冲反射回地球,在那里他们遇到一个随机执行以下两种情况之一的装置:它可以做任何事情,或者它可以稍微保持第一个脉冲,以便当时出现并因此到达在同一时刻的探测器这个决定对应于Wheeler的延迟选择什么都不做让路径长度保持不相等,而在一条路径中添加延迟相当于使路径长度相等当路径不相等并且光子一个接一个地到达时,我们可以分辨它们采取的路径在这种情况下,它们就像粒子一样当两条路径长度相等时,探测器无法分辨每个光子所经过的路径在这种情况下,每个光子最终会同时采取两条路径的叠加,并会干扰自身,显示其波动性质 - 即使在我们的经典思维方式中,它应该进入并离开实验一个粒子这个实验做了很多次,并且出现了波的干涉图案特征由于低地球轨道上的卫星以每秒约7公里的速度行进,因此数学必须考虑到反射光子的“相对论性增强”,Villoresi说,在地球实验中并非如此牛津大学的量子物理学家Giulio Chiribella给人留下了深刻的印象 “这项实验表明,至少在大约3500公里的距离上,量子理论的预测仍然有效,”他说 “这个结果很可能是一系列实验测试中的第一个,其中量子力学的基本特征将在越来越大的范围内被探测”期刊参考:科学进展,DOI:10.1126 / sciadv.1701180更多关于这些主题: