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南京大学科研团队实现光的波粒二象性可控叠加
最后更新: 2019-09-03 19:18:18据中新网9月3日报道，光究竟是波还是粒子，还是二者的叠加？这个问题对于有点量子力学基础的人并不难回答，但难以回答的是人们能否对这种叠加性质进行操控？3日，记者从南京大学获悉，该校物理学院马小松教授团队日前成功演示了单光子波动性和粒子性的非局域可控叠加，该项成果于当地时间9月2日被自然杂志子刊《自然-光子学》报道。
南京大学马小松教授团队实验成果于当地时间9月2日被自然杂志子刊《自然-光子学》报道。 《自然-光子学》子刊网页截图
延迟选择实验中实现量子波粒叠加的艺术图。 《自然—光子学》 摄
在人类科学发展进程中，对光究竟是粒子还是波的争论曾经经历了几个世纪，包括欧几里得、笛卡尔、牛顿等在内的伟大科学家们都参与了对于光的本质的讨论。直到20世纪在量子物理的建立过程中，人们对光的认识才形成了比较完整的框架，即波粒二象性。用通俗的话说即：光既是粒子、也是波，或者说光具有波粒二象性，处于波与粒子的叠加态。
那么是否可以找到某些控制手段，让单个光子按照需要，仅表现为粒子、或者仅表现为波？为此人们设计了许多思想实验，一个著名的例子就是由物理学家约翰 惠勒提出的延迟选择实验。根据该延迟选择实验显示，一个外部的观测者可以通过对实验装置中一个光学元件的操控来主动选择单个光子表现出波动性还是粒子性，甚至在光子进入实验装置之后再做选择，选择依然是有效的。
南京大学马小松科研团队。 申冉 摄
“这个实验深刻阐述了经典物理与量子物理中不同的时空概念，也因此成为量子物理中最吸引人的实验之一。”马小松教授说。
马小松研究团队在惠勒的延迟选择实验基础上提出并展示了这个新的非局域量子延迟选择实验。在该实验中，使用了另外一对纠缠光子作为控制单元，利用纠缠光子对去调控在波动性与粒子性之间切换的实验主体光子。
王凯(nature发布文章第一作者)介绍，为了实现严格的非局域量子控制，控制单元远离实验主体单元，就是要满足物理学家所说的所谓“爱因斯坦局域性”条件，“为了实现这一先决条件，我们把光学仪器分布在校园内的两个实验室中，光信号与电信号的时序经过了精确的设置”。
该实验的成功不但证明了光可以同时处于波动性或粒子性的量子叠加，而且还证明了这种波-粒的量子叠加态是可调控的，这为量子光学和量子信息处理的发展提供了新方法。
该成果发表在光学领域顶级刊物《自然-光子学》上，16级博士生王凯为文章第一作者，19届本科毕业生徐乾为第二作者，马小松教授为论文的通讯作者，祝世宁院士参与了分析与讨论。该项研究得到南京大学卓越计划和国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项基金项目的资助。此项研究工作也得到南京大学固体微结构国家重点实验室、物理学院和人工微结构科学与技术协同创新中心支持。
标签 科技- 原标题：南京大学科研团队实现光的波粒二象性可控叠加
- 责任编辑: 于文凯
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最热 最早 最新- 粒孑性我总感觉是本质性的，波动性是存在性的。这个问题区别在时间的理解上，
- 全部楼层大爷还那大爷为什么成蛾，不是成蝶？有什么幺蛾子？由生物学可知：蝶是害虫，美丽的外表及优雅的舞姿掩盖了它的本质：狐狸精！而许许多多的蛾、朴实无华·····例如蚕蛾！
- 居然连评论区都不敢看，怎么办
- 全部楼层一影量子力学是上世纪初搞的苦涩的纯理论尖端科学，直到今天，99%的人对之还是云里雾里，但量子通讯，量子计算机已经在21世纪初的今天开始破茧，马上成蛾也！同样的还有可控核聚变——中科大已经可以连续运行100多S了！他们的商业运行将改变世界！为什么成蛾，不是成蝶？有什么幺蛾子？
- guigan突破了有什么作用？懂的说一下尔欲当量子人乎？
- 全部楼层洗芝溪1，外电场或其它方式激励，
2，量子场论，
3，量子涨落导致。多谢！ - 全部楼层看猫狂魔电子为什么会在宇称上转换？
电子是空间中不均匀分布的场这个说法，是用到光的波粒二象性或者物质波中的那些概念吗？我仿佛看到过。
电子为什么会自发产生湮灭，这里的湮灭指的是什么？
期待回答，谢谢
1，外电场或其它方式激励，
2，量子场论，
3，量子涨落导致。 - 全部楼层洗芝溪电磁辐射就是带电粒子的偶极辐射，或者说，电子的宇称在偶宇称和奇宇称之间转换产生电磁波。电子就是空间中不均匀分布的场，每个空间点上的场的产生湮灭激发出了电磁波。在无外场激励时，电子自发的产生湮灭即真空涨落，它构成了宇宙背景辐射。电子为什么会在宇称上转换？
电子是空间中不均匀分布的场这个说法，是用到光的波粒二象性或者物质波中的那些概念吗？我仿佛看到过。
电子为什么会自发产生湮灭，这里的湮灭指的是什么？
期待回答，谢谢 - 全部楼层洗芝溪电磁辐射就是带电粒子的偶极辐射，或者说，电子的宇称在偶宇称和奇宇称之间转换产生电磁波。电子就是空间中不均匀分布的场，每个空间点上的场的产生湮灭激发出了电磁波。在无外场激励时，电子自发的产生湮灭即真空涨落，它构成了宇宙背景辐射。根据现在的发现真空是什么？真空里有什么？
- 全部楼层看猫狂魔真心感谢您的回答，我有预感能解除很多疑惑，麻烦您再说一些可以吗？
你这句话根据是什么？有相关的概念或者定理吗？或者假设也行。
另外你说的涨落是能量的涨落吗？为什么能量涨落越大粒子会湮灭频繁？粒子产生湮灭为什么和电磁辐射有关？电磁辐射就是带电粒子的偶极辐射，或者说，电子的宇称在偶宇称和奇宇称之间转换产生电磁波。电子就是空间中不均匀分布的场，每个空间点上的场的产生湮灭激发出了电磁波。在无外场激励时，电子自发的产生湮灭即真空涨落，它构成了宇宙背景辐射。 - 全部楼层洗芝溪不存在“真空”这种东西，能量越小，涨落越大，粒子产生湮灭越频繁，电磁辐射越容易产生。真心感谢您的回答，我有预感能解除很多疑惑，麻烦您再说一些可以吗？
你这句话根据是什么？有相关的概念或者定理吗？或者假设也行。
另外你说的涨落是能量的涨落吗？为什么能量涨落越大粒子会湮灭频繁？粒子产生湮灭为什么和电磁辐射有关？ - 全部楼层看猫狂魔光为什么能传递接近无限的距离，如果说光是电磁现象，电磁场为什么在真空中依然存在。不存在“真空”这种东西，能量越小，涨落越大，粒子产生湮灭越频繁，电磁辐射越容易产生。
- 全部楼层蔷薇幻想毕竟是演绎形式的说物理故事，这本书我和不少人推荐过 适合补充科学概念～很高兴你喜欢谢谢
- 全部楼层洗芝溪场是另外一种认识世界的方式，与原子论互为补充。前者把世界看作连续的，后者看作离散的。
每一种相互作用产生一种场，如电荷对应的电磁场，质量对应的引力场。场的强度随空间距离衰减，衰减快慢取决于这种自由度的强弱。
可能最容易产生误解的，是我看到的物质没有那么大。比如，地球被我看见的范围就一个小球，为什么它的引力场能传到月球那么远？“看”是通过可见光实现的，可见光的电场分量与地球的电偶极矩相互作用产生反射，这是地球电磁场的范围，不是引力场，二者并不一定相同。
光为什么能传递接近无限的距离，如果说光是电磁现象，电磁场为什么在真空中依然存在。 - 看猫狂魔求教一下，有人能解释一下场，粒子，波的关系吗？
什么是场？是物质波组成了场吗？还是说场是物质波的影响范围？而且为什么真空会有场？
我查了了百度，翻了高中物理，看了B战视频，又买了爱因斯坦的书物理的进化，折腾了好多天还是没搞懂。场是另外一种认识世界的方式，与原子论互为补充。前者把世界看作连续的，后者看作离散的。
每一种相互作用产生一种场，如电荷对应的电磁场，质量对应的引力场。场的强度随空间距离衰减，衰减快慢取决于这种自由度的强弱。
可能最容易产生误解的，是我看到的物质没有那么大。比如，地球被我看见的范围就一个小球，为什么它的引力场能传到月球那么远？“看”是通过可见光实现的，可见光的电场分量与地球的电偶极矩相互作用产生反射，这是地球电磁场的范围，不是引力场，二者并不一定相同。
- 看猫狂魔求教一下，有人能解释一下场，粒子，波的关系吗？
什么是场？是物质波组成了场吗？还是说场是物质波的影响范围？而且为什么真空会有场？
我查了了百度，翻了高中物理，看了B战视频，又买了爱因斯坦的书物理的进化，折腾了好多天还是没搞懂。真空为什么有场，这个好像不好回答，只知道宇宙真空到处是电磁场和引力场 - 全部楼层看猫狂魔比起佩妮跟谢耳朵学物理，你这个建议轻松了很多，文章看了确实还不错，但不解决问题。毕竟是演绎形式的说物理故事，这本书我和不少人推荐过 适合补充科学概念～很高兴你喜欢
- 全部楼层被飞机轰过文科人人都觉得自己可以胡说八道两句
理科，是不是，对不对，把题目算出来，哪一步错了，哪一步对了，一目了然，自然没人敢来掺和了文科就是无理搅三分， - 全部楼层剑魔拉里科克人家说的根本就不是基于孤波的研究。激光直接获得的单个光子的波动性和孤波是两回事，并不要求长距离传输保持波形。量子计算要求基于纠缠态作波函数叠加计算。关键是纠缠的量子数目越多，计算能力越强。现在人家就在研究纠缠态下的波粒二象性，你能说人家浪费钱？光孤子是光在非线性介质中形成的非线性元激发，要实现他们所谓的量子调控，也就是对光子作幺正变换，就必须要进入非线性微腔实现光和物质相互作用，自然要产生光孤子，跟传输不传输没有关系。
纠缠，是指两个或两个以上微观粒子之间的量子相干性，它必然是一个多体效应。多体系统的波函数别说叠加，写都不容易写出来。随便问你一个，最简单的氦原子的波函数是什么？
波动是在k空间讨论，粒子是在实空间讨论，基矢都不同，怎么叠加，谁跟谁叠加，正交归一完备性怎么表示？还纠缠态波粒二象性，重新回去先把初等量子力学考及格再说。
- Atrax一堆中国人用英文发表在英文期刊杂志上一篇如此优秀的科技论文，总觉得是为外国人服务，难为自己中国科技人员。
赶紧把自己的中文科技期刊做起来吧。这些作者是中国人就很好了，毕竟可以把身边的人，科研环境和科研水平带起来。
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