中國科學技術大學宣布,該校研究團隊首次實現了1927年愛因斯坦和玻爾爭論中提出的“反沖狹縫”量子干涉思想實驗。
這次實驗觀測到了原子動量可調諧的干涉對比度漸進變化過程,證明了海森堡極限下的互補性原理,并展示了從量子到經典的連續轉變過程。
相關成果以編輯推薦的形式2025年12月3日發表于國際期刊《物理評論快報》。
1927年索爾維會議上,愛因斯坦為挑戰玻爾主張的“互補性原理”(量子物體的波動性與粒子性無法同時被觀測),設計了 “反沖狹縫” 思想實驗。
愛因斯坦認為,單光子通過可移動狹縫時,會給狹縫帶來微弱反沖動量,若能測量這一反沖(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,二者無法共存。
這一思想實驗直接指向“能否同時獲得波與粒子的完整信息”,被視為量子力學最深刻的悖論之一。
由于單光子反沖動量極微弱,宏觀狹縫的動量不確定度遠大于這一數值,愛因斯坦的思想實驗近百年來無法實際驗證。
中國科大團隊利用光鑷囚禁單個銣原子作為“可移動狹縫”,通過拉曼邊帶冷卻技術將原子制備至三維運動基態,使其動量不確定度降至與單光子動量相當的水平。
實驗結果表明,隨著光鑷阱深增強,原子受到的空間限制更強,根據海森堡不確定性原理,其基態動量波函數將更寬。所以經過光子反沖后,原子動量波函數的重疊度增加,導致光子與原子間的糾纏度降低,從而使得光子干涉對比度提高。
實驗并非否定愛因斯坦的思想實驗價值,而是通過技術突破完成了對這一經典悖論的實測驗證,以實證方式終結了這場世紀之爭,證明了量子力學互補性原理的普適性。
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