中國科學技術(shù)大學的研究團隊首次在實驗中實現(xiàn)了1927年由愛因斯坦提出的“反沖狹縫”量子干涉思想實驗。他們觀測到原子動量可調(diào)諧的干涉對比度漸進變化，驗證了海森堡極限下的互補性原理，并展示了從量子到經(jīng)典的連續(xù)轉(zhuǎn)變過程。相關(guān)成果已發(fā)表在《物理評論快報》上。
這場學術(shù)爭論源于1927年索爾維會議上，愛因斯坦為挑戰(zhàn)玻爾的“互補性原理”，設計了這個思想實驗。他認為，通過測量單光子穿過可移動狹縫時產(chǎn)生的反沖動量(獲取粒子性信息)，同時保留干涉條紋(觀測波動性)，就能證明波粒二象性可同時觀測，從而否定互補性原理。而玻爾則堅持，測量反沖會引入動量擾動，導致干涉條紋消失，兩者無法共存。這一思想實驗成為量子力學最深刻的悖論之一。
近一個世紀以來，由于單光子反沖動量極其微弱，宏觀狹縫的動量不確定度遠大于此，愛因斯坦的思想實驗一直無法在實際中驗證。中國科大團隊利用光鑷囚禁單個銣原子作為“可移動狹縫”，再通過拉曼邊帶冷卻技術(shù)將原子制備到三維運動基態(tài)，使其動量不確定度降至與單光子動量相當?shù)乃?，終于實現(xiàn)了這一思想實驗。
實驗結(jié)果表明，隨著光鑷勢阱深度的增加，原子受到的空間限制更強，根據(jù)海森堡不確定性原理，其基態(tài)動量波函數(shù)變得更寬。因此，經(jīng)過光子反沖后，原子動量波函數(shù)的重疊度增加，導致光子與原子間的糾纏度降低，從而使得光子的干涉對比度提高。通過調(diào)節(jié)勢阱深度，研究團隊觀測到了干涉對比度的漸進變化。
這項實驗并非否定愛因斯坦思想實驗的價值，而是通過技術(shù)上的突破，完成了對這一經(jīng)典悖論的實際驗證。它終結(jié)了這場持續(xù)近百年的科學爭論，以實證的方式證明了量子力學互補性原理的普適性。這一成果不僅是對量子力學基礎的一次重要驗證，也為未來量子技術(shù)的發(fā)展提供了新的實驗思路。
浙公網(wǎng)安備 33010502007447號