光的量子干涉 发掘异常现象

比利时布鲁塞尔自由大学的三位科学家发现了一个违反直觉的光子干涉物理学领域。在本月发表在Nature Photonics上的一篇文章中，他们提出了一个思想实验，与关于光子的所谓聚集特性的常识完全矛盾。对这种异常聚集效应的观察似乎不是当今光子技术所能达到的，如果实现，将强烈影响我们对多粒子量子干涉的理解。

量子物理学的基石之一是尼尔斯·玻尔的互补原理，粗略地说，它指出物体的行为可能像粒子或波。这两种相互排斥的描述在标志性的双缝实验中得到了很好的说明，其中粒子撞击包含两个狭缝的板。如果不观察每个粒子的轨迹，则在通过狭缝后收集粒子时会观察到波状干涉条纹。但是，如果观察轨迹，那么边缘就会消失，一切都会发生，就好像我们在这个经典科学世界中无法处理无限小的粒子聚合物状球一样。

这种聚集效应在经典世界观中无法理解，我们认为光子是经典的球，每个球都走一条明确的路径。因此，从逻辑上讲，一旦我们能够区分光子并追溯它们所走的路径，预计聚集就会变得不那么明显。这正是人们在实验中观察到的，例如，半透明镜子上的两个入射光子具有不同的偏振或不同的颜色：它们表现得像经典球并且不再聚集。光子束度和可区分性之间的这种相互作用通常被认为是反映一个一般规则：对于完全不可区分的光子，束度必须最大，当光子越来越可区分时，束度必须逐渐下降。

他们考虑了一个特定的理论场景，其中七个光子撞击大型干涉仪，并探测了所有光子聚集到干涉仪的两个输出路径中的实例。从逻辑上讲，当所有七个光子都允许相同的偏振时，聚集应该是最强的，因为它使它们完全无法区分，这意味着我们在干涉仪中无法获得有关它们路径的信息。令人惊讶的是，研究人员发现了一些光子聚集通过精心选择的偏振图案使光子部分可区分而显着加强而不是减弱的情况。这些结果表明，光子的这种特性可能是由于它们的波长不同，并且它们的能量也不同。

（编辑：银川站长网）

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