我國科學家首次觀察到光的波-粒疊加狀態

2012-09-05 08:36:08    華夏經緯網

    新華網合肥９月４日電（記者徐海濤）光是什麼？經典的波粒二象性理論認為，光既具有電磁波特性，又具有粒子特性。中國科學技術大學李傳鋒研究組近期設計出一種量子實驗裝置，在國際上首次觀察到光的波－粒疊加狀態，突破了玻爾互補原理設定的傳統對立界限。 

    對於「光是什麼」這個古老的科學問題，從１７世紀笛卡爾提出的兩點假說，到惠更斯的波動說、牛頓的粒子說，國際科學界始終存在爭議。直至２０世紀初愛因斯坦發表光量子說，以及玻爾的互補原理認為：光具有波粒二象性，既是一種波也是一種粒子。但由於實驗裝置的限制，科學家在不同的環境中只能觀察到一種特性，要麼是光的波動性，要麼是光的粒子性。 

    中國科學技術大學李傳鋒等人於近期設計出一種新型量子實驗裝置，巧妙地利用光子的偏振比特作為輔助，使測量裝置處於量子疊加態，能同時探測光子的波動性與粒子性。該實驗首次觀測到波與粒子的疊加狀態，處於這種疊加態的光子，既不像粒子態那樣沒有幹涉條紋，也不像波動態那樣表現出正弦形幹涉條紋，而是呈現出鋸齒形條紋這樣一種「非波非粒，亦波亦粒」的表現形式。 

    該實驗突破了波與粒子的傳統界限，使人們對「光是什麼」這個科學問題有了新的認識，並開闢出一條以量子裝置觀察現實世界的新途徑。９月４日，國際權威學術期刊《自然－光子學》以封面文章的形式介紹了該研究成果，《自然－物理》雜誌也在「研究高亮」欄目進行報導，稱其「重新定義了波粒二象性的概念」。