中国学者揭示“量子柴郡猫”独特的量子特性

专辑

新华社合肥7月10日电（记者徐海涛）量子力学思想实验“薛定谔的猫”在学术界家喻户晓。 近年来，国际科学界提出了一个名为“量子柴郡猫”的前沿概念。 近日，中国科学技术大学郭光灿院士团队与南开大学学者合作，首次实现了光子偏振态与其本体的分离，从而实现了光子偏振态的无接触交换。两个光子。 实验揭示了“量子柴郡猫”独特的量子特性。 它加深了人们对物理学基本问题的理解：“什么是物理现实？”

在宏观经典世界中，物体的物理性质，如质量、体积等，与物体本身密不可分，但在微观量子世界中则不同。 2013年，国际科学界的理论研究表明，微观粒子的物理性质（如电子的电荷和自旋、光子的极化等）可以与其本体分离。 许多知名学者将这种现象命名为“量子柴郡猫”。

柴郡猫是儿童文学名著《爱丽丝梦游仙境》中一只咧着嘴笑的猫。 它的身体可以凭空消失，但它的笑容却依然挂在半空。 国际科学界在中子和光子的干涉实验中，观察到粒子性质与其本体分离的现象。 然而，还需要更复杂的实验来证明“量子柴郡猫”独特的量子效应。

近日，中国科学技术大学郭光灿院士团队的李传峰、徐金石、徐晓野等人与南开大学陈竞灵教授合作，实现了两只“量子柴郡猫”之间的笑脸交换首次使用双光子系统。

他们采用一种新的扰动系统的方法解决了多体量子系统中的弱值提取问题，并制备了双光子超纠缠态以获得光子路径和偏振观测的弱值。 实验观察到，两个光子都处于偏振特性与光子体分离的状态，并且各自获得了另一个光子的偏振，实现了两只“量子柴郡猫”之间的非接触式笑脸交换。

这一研究成果展示了量子世界中物质与其物理性质之间灵活多变的关系，加深了人们对物理学基本问题“什么是物理实在？”的认识。 另一方面，引入微扰来获取弱值的方法也将成为研究量子物理的有力工具。

国际权威学术期刊《自然通讯》近日发表了这一研究成果。 审稿人评价这是“一个里程碑”，是理解量子力学基本问题的重要进展。

+1