观察员
-
终结爱因斯坦与玻尔世纪之辩！我国科学家取得量子研究新进展
我国科学家取得量子研究新进展，终结了爱因斯坦与玻尔的世纪之辩。
12月3日，中国科学技术大学发布消息，该校潘建伟、陆朝阳、陈明城教授等组成的研究团队，利用光镊囚禁的量子基态单原子，首次忠实地实现了1927年爱因斯坦和玻尔争论中提出的“反冲狭缝”量子干涉思想实验，观测到了原子动量可调谐的干涉对比度渐进变化过程，证明了海森堡极限下的互补性原理，并展示了从量子到经典的连续转变过程。相关成果以编辑推荐的形式2025年12月3日发表于国际期刊《物理评论快报》。美国物理学会Physics栏目以“单原子的爱因斯坦狭缝”为题进行专题报道。
据介绍，在1927年的第五届索尔维会议上，爱因斯坦为挑战玻尔的互补性原理，在双缝干涉实验中，设计让单光子通过一个可移动的狭缝。爱因斯坦认为，单光子会给狭缝一个极微弱的反冲动量，若能测出这一反冲即可知道光子的路径（粒子性），而只要狭缝位置足够精确，干涉条纹（波动性）仍可保留。这一思想实验直接指向“能否同时获得波与粒子的完整信息”，被视为量子力学最深刻的悖论之一。
1927年第五届索尔维会议合影和爱因斯坦波尔争论中提出来的思想实验。 中国科大新闻网
实现这一思想实验的关键在于测量有效的反冲信号，这就要求狭缝的动量不确定度要小于光子的冲击动量。然而，由于单光子的动量反冲非常微弱，远小于宏观物体的动量不确定度。所以，爱因斯坦的这一巧妙的思想实验在过去近百年仍停留在“思想”层面。
研究组在量子极限条件下实现了最灵敏的“可移动狭缝”：利用光镊囚禁的单个铷原子作为“可移动狭缝”，使用拉曼边带冷却技术将原子制备至三维运动基态，使其动量不确定性下降至与单光子动量相当的水平。同时，实验可以通过灵活地调节光镊囚禁势阱深度，来改变原子狭缝的动量不确定度。实验选定一个封闭循环跃迁，排除了原子内态自由度的干扰。为了实现稳定的干涉，研究组发展了主动反馈锁相技术，将原子荧光的干涉路径抖动控制到了纳米级别。
单光子单原子量子干涉仪实现爱因斯坦思想实验。 中国科大新闻网
实验结果表明，随着光镊阱深增强，原子受到的空间限制更强，根据海森堡不确定性原理，其基态动量波函数将更宽。所以经过光子反冲后，原子动量波函数的重叠度增加，导致光子与原子间的纠缠度降低，从而使得光子干涉对比度提高。此外，在实验中观察到的干涉对比度下降，部分由原子加热（经典噪声）引起。研究团队通过校准和去除这一经典噪声影响后，实验数据与原子处于完美基态（量子极限）时的光子干涉对比度高度吻合。研究组还实现主动调控原子平均声子数，观察到声子数增多引起的干涉对比度的下降，展现了系统从量子到经典的过渡。
该工作在爱因斯坦和玻尔关于量子基础的争论近百年之后，首次利用基态单原子作为对单光子动量敏感的“可移动狭缝”，不仅在量子极限层面忠实实现了爱因斯坦思想实验，而且发展了高精度单原子操控、单原子-单光子纠缠和干涉等精密量子技术，为未来实现大规模中性原子阵列、压缩态纠错编码、以及进一步探索消相干和量子到经典过渡等基础问题奠定了基础。
审稿人评价该工作是“对量子力学基础的重大贡献”（this is a significant contribution to the foundations of quantum mechanics）、“一个漂亮的实验”（beautiful experiment）、“一个百年思想实验的教科书式实现”（a textbook realization of a century old thought experiment）。
本文系观察者网独家稿件，未经授权，不得转载。
- 责任编辑: 陆远声
-
朱雀三号重复使用运载火箭发射：二级入轨，一级回收失败
2025-12-03 13:54 航空航天 -
“友邦惊诧”遭遇中国速度
2025-12-02 14:31 心智观察所 -
为中小企业说几句公道话
2025-12-01 09:04 心智观察所 -
10次！文昌航天发射场年发射量首次达到两位数
2025-11-30 22:08 航空航天 -
我国成功发射实践二十八号卫星
2025-11-30 21:06 航空航天 -
0.5克可承载200公斤，“地表超强材料”项目竣工投产
2025-11-30 16:14 中国精造 -
等死与找死？FD-SOI何以成为中国半导体的一条活路
2025-11-30 08:49 心智观察所 -
重大损失！郑志鹏逝世，官网已变黑白
2025-11-29 22:38 -
填补全球空白！我国清洁发电技术领域实现重要突破
2025-11-29 18:38 能源战略 -
国家航天局设立商业航天司
2025-11-29 15:11 航空航天 -
特朗普AI战略的致命空心
2025-11-29 08:37 心智观察所 -
国家航天局：支持商业航天主体围绕新领域加强原始创新
2025-11-25 22:49 航空航天 -
中国将寻找第二颗地球
2025-11-24 19:38 天文 -
神舟二十二号飞船计划于11月25日发射
2025-11-24 19:05 航空航天 -
探寻宇宙生命起源，我国将开展太空探源科学卫星计划
2025-11-24 17:38 天文 -
马斯克不是在开玩笑，而是当成了此生最大使命在执行
2025-11-23 08:34 心智观察所 -
我国2吨级eVTOL完成跨城载货低空试飞
2025-11-21 20:38 -
海南核电实现新突破！我国核能综合利用迈入新阶段
2025-11-21 16:48 能源战略 -
AI是抢活还是赋能？颜宁给出最新答案
2025-11-20 15:24 人工智能 -
真相比情绪重要，误读中国光刻机正在伤害真正的进步
2025-11-20 08:48 心智观察所
相关推荐 -
-
美媒上火，“中国可完全没让步，怎么一个个都去了” 评论 31
“为遏制中国，美国对拉美直接这么说的…” 评论 64
“3家中企，跻身全球芯片设备制造商20强” 评论 82
“美丽风景线”席卷全美 评论 300
金银遭“血洗”，一夜蒸发“法国+英国”！ 评论 216最新闻 Hot-
美媒上火，“中国可完全没让步，怎么一个个都去了”
-
“为遏制中国，美国对拉美直接这么说的…”
-
美专家一算很诧异，“没有美国，大家都过得挺好…”
-
陈书平当选成都市市长
-
中银协发布指引规范贷款催收：禁止夜间催收，单日电话不超过6次
-
巴拿马涉华裁定，鲁比奥飘了
-
“美国一次次错过，再不长脑子，中国新惊喜又来了”
-
“五眼联盟中四眼都访问过中国了，就剩特朗普”
-
日本茨城县山林发现一具中国籍女性遗体
-
斯塔默：特朗普自己都想访华
-
成龙自曝患ADHD
-
何猷君，当选新职
-
英高官硬气了，“特朗普错了，英中关系搞不好才是真疯了”
-
古特雷斯：美国一直不给钱，联合国可能在7月前就没钱了
-
金银遭“血洗”，一夜蒸发“法国+英国”！
-
今晚，美国政府再次“部分停摆”
-
Copyright © 2014-2024 观察者 All rights reserved。
沪ICP备10213822号-2 互联网新闻信息服务许可证：31220170001
网登网视备（沪）02020000041-1号 互联网宗教信息服务许可证：沪（2024）0000009
广播电视节目制作经营许可证：（沪）字第03952号
增值电信业务经营许可证：沪B2-20210968 违法及不良信息举报电话：021-62376571
沪公网安备 31010502000027号
中国互联网举报中心
上海市互联网违法与不良信息举报中心
