波粒二象性（波粒二象性的实验证实）

波粒二象性(波粒二象性的实验证实)。

两个SPDC晶体PPLN1和PPLN2分别由相同的泵浦和种子相干激光器泵浦和种子，导致发射两个信号光子s1或s2，用于PD处的量子干涉检测。然后，共轭空闲模式i1和i2提供哪个路径(或哪个源)信息，其中可控源的纯度由一个空闲模式的SPACS和另一个空闲模式的不变干燥状态之间的重叠来确定。两个空空闲场可以由检测器DA和DB独立检测。资料来源:基础科学研究所。

21世纪无疑是量子科学的时代。量子力学诞生于20世纪初，被资源网用来发展量子信息、量子通信、量子计量、量子成像、量子传感等前所未有的技术。然而，在量子科学中，波粒二象性与互补性、波函数叠加、量子测量后波函数坍缩、复合波函数的波函数纠缠等问题至今仍未解决甚至无法理解。

为了定量检验波粒二象性和互补性的基本原理，需要一个可以由实验参数控制的量子复合系统。到目前为止，在尼尔斯·玻尔于1928年提出“互补性”概念后，已经有了几个理论建议，但只有少数想法得到了实验验证，它们可以在低能见度下检测干扰模式。因此，互补性和波粒二象性的概念仍然难以捉摸，在实验中也没有得到充分证实。

为了解决这个问题，基础科学研究所(IBS，Korea)的一个研究团队构建了一个双向干涉仪，它由两个通过相干空跃迁播种的参量下转换晶体组成，如图1所示。该装置产生用于量子干涉测量的相干信号光子(量子)。量子在到达探测器之前沿着两条不同的路径传播。利用共轭空跃迁提取路径信息具有可控保真度，有助于定量解释互补关系。

(A) P2+V2 = s2和= 2∣/ 1∣和2∣.路径可预测性p代表双向干涉仪中量子的类粒子行为，条纹可见度v代表量子的类波行为。总的互补性受到来源纯度的限制。(b)量子(信号光子)的源纯度s和量子与哪个路径(哪个源)探测器之间的纠缠e形成另一个互补关系s2+E2 = 1。这两个测量值是根据=∣2∣/∣1∣和∣∣=∣2∣.绘制的资料来源:基础科学研究所。

在实际实验中，量子的来源并不纯粹，因为它与剩余的自由度纠缠在一起。而量子源的纯度则被产生的量子与所有其他剩余自由度之间的纠缠紧密束缚，这种关系就是s =√(1-E2)资源网络，这一点已经被研究人员在实验中证实。

P2+V2 = s2 (P，先验可预测性；利用这个资源网络纠缠非线性双光子源(ENBS)系统，以可控的方式分析和测试了量子叠加态和共轭空跃迁态。结果表明，先验可预测性、可见度和纠缠度(因此，ENBS模型中的源纯度和保真度)严格依赖于种子光束的光子数。这表明了这种方法在制备长距离纠缠光子态中的潜在应用。

蓝点是从该团队最近的论文中获得的实验数据。在整个和| |范围内，实验数据与能见度v一致，而不是与先验能见度V0一致。该图验证了该小组基于波粒二象性和定量互补性对ENBS实验结果的分析。资料来源:基础科学研究所。

理查德·费曼曾经说过，量子力学问题的解决在于对双缝实验的理解。预计基于ENBS的双向干涉实验的解释将对更好地定量理解互补原理和波粒二象性关系具有重要意义。

这项研究发表在《科学进展》杂志上。

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