12月5日,中国科学技术大学宣布,该校研究团队成功实现1927年爱因斯坦与玻尔争论中提出的“反冲狭缝”量子干涉思想实验,相关成果以编辑推荐形式于12月3日发表在国际顶级期刊《物理评论快报》,为这场物理学界的经典悖论画上句号。

时间回溯至1927年第五届索尔维会议,爱因斯坦与玻尔围绕“量子互补性原理”展开激烈辩论。爱因斯坦为挑战玻尔主张的“量子物体波动性与粒子性无法同时观测”,设计了“反冲狭缝”思想实验:他认为单光子通过可移动狭缝时会产生微弱反冲动量,若能测量反冲(获取粒子性信息)同时保留干涉条纹(观测波动性),就能证明波粒二象性可共存,进而否定互补性原理。而玻尔则反驳,测量反冲会引入动量扰动导致干涉条纹消失,二者无法同时存在。这一争论直指量子力学核心悖论,但因单光子反冲动量过弱、宏观狭缝动量不确定度太大,近百年来始终无法通过实验验证。

中科大团队的技术突破让思想实验成为现实。研究人员利用光镊囚禁单个铷原子作为“可移动狭缝”,通过拉曼边带冷却技术将原子制备至三维运动基态,使其动量不确定度降至与单光子动量相当的水平。

实验观测到关键现象:随着光镊阱深增强,原子空间限制更强,依据海森堡不确定性原理,其基态动量波函数会更宽;光子反冲后,原子动量波函数重叠度增加,导致光子与原子纠缠度降低,最终光子干涉对比度显著提高。这一过程清晰展现了原子动量可调谐的干涉对比度渐进变化,实证了海森堡极限下的互补性原理,也呈现了从量子到经典的连续转变过程。
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