Comprender la naturaleza del comportamiento de los objetos cuánticos es la premisa para una descripción razonable del mundo cuántico. Dependiendo de si la interferencia se puede producir o no, el objeto cuántico está dotado de características duales de onda y partícula, es decir, la llamada dualidad onda-partícula (WPD), que generalmente se observa en los llamados procesos mutuamente disposiciones experimentales exclusivas en el sentido del principio de complementariedad de Bohr.
El físico teórico John Wheeler propuso el experimento de elección retardada en la década de 1980, señalando que los métodos utilizados para observar los fotones determinarán en última instancia si su comportamiento es como el de partículas u ondas.
En 2011, Ionicioiu y Terno propusieron una versión cuántica del experimento de elección retardada, mediante el cual el fotón puede ser forzado a un estado superpuesto de partícula y onda y exhibe una transformación continua entre esos dos lados cambiando el parámetro de control de la ancilla.
En un estudio reciente publicado en Physical Review A , hemos desarrollado una teoría y llevado a cabo experimentos para investigar comportamientos duales de uno y dos fotones como una onda o una partícula, basándonos en la configuración esquemáticamente esbozada en la Fig. 1 y detallada en la Fig. 2.
Al utilizar nuestra configuración propuesta, pudimos observar comportamientos puramente ondulatorios, puramente partícula o onda-partícula-superposición de uno o dos fotones ajustando un único parámetro de control clásico, α, que es proporcional a la reflectividad del divisor de haz que agregamos al interferómetro Mach-Zehnder.
Descubrimos que las longitudes de onda de uno y dos fotones en los estados de superposición onda-partícula siguen siendo las mismas que en los estados de onda pura. La visibilidad de la interferencia en el caso de dos fotones es siempre menor que en el caso de un fotón. Todos los hallazgos experimentales concuerdan perfectamente con las predicciones teóricas, certificando la relevancia de la configuración que hemos propuesto.
Nuestro esquema para un experimento de elección retardada adopta un escenario de preparación y medición independiente del dispositivo para probar el modelo de variable oculta con control puramente clásico. Calculamos los testigos de dimensión correspondientes y revelamos la violación del testigo de dimensión lineal en algún rango de parámetros, lo que demuestra la imposibilidad de modelos de variables ocultas. Aunque en este trabajo consideramos fotones, resultados similares también se aplicarían a partículas de materia.
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Más información: Qing-Feng Xue et al, Superposiciones de partículas ondas de uno y dos fotones:teoría y experimento, Revisión física A (2023). DOI:10.1103/PhysRevA.108.022223
Información de la revista: Revisión física A
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