快科技12月5日消息，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)近日完成了一項(xiàng)具有里程碑意義的實(shí)驗(yàn)——首次實(shí)現(xiàn)1927年愛因斯坦與玻爾爭(zhēng)論中提出的“反沖狹縫”量子干涉思想實(shí)驗(yàn)，為這場(chǎng)持續(xù)近百年的世紀(jì)之爭(zhēng)畫上句號(hào)。

實(shí)驗(yàn)成功觀測(cè)到原子動(dòng)量可調(diào)諧的干涉對(duì)比度漸進(jìn)變化過程，不僅證實(shí)了海森堡極限下的互補(bǔ)性原理，還清晰展示了從量子態(tài)到經(jīng)典態(tài)的連續(xù)轉(zhuǎn)變過程。相關(guān)成果以編輯推薦形式于2025年12月3日發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

1927年第五屆索爾維會(huì)議合影與愛因斯坦玻爾爭(zhēng)論中的思想實(shí)驗(yàn)示意圖

回溯至1927年索爾維會(huì)議，愛因斯坦為挑戰(zhàn)玻爾提出的“互補(bǔ)性原理”（即量子物體的波動(dòng)性與粒子性無法同時(shí)被觀測(cè)），設(shè)計(jì)了“反沖狹縫”思想實(shí)驗(yàn)。他認(rèn)為，單光子穿過可移動(dòng)狹縫時(shí)會(huì)給狹縫帶來微弱反沖動(dòng)量，若能測(cè)量這一反沖（獲取粒子性信息）同時(shí)保留干涉條紋（觀測(cè)波動(dòng)性），就能證明波粒二象性可同時(shí)觀測(cè)，進(jìn)而否定互補(bǔ)性原理。

玻爾則反駁稱，測(cè)量反沖會(huì)引入動(dòng)量擾動(dòng)，導(dǎo)致干涉條紋消失，二者無法共存。這一思想實(shí)驗(yàn)直指量子力學(xué)核心悖論——能否同時(shí)獲取波與粒子的完整信息，成為近百年未解的科學(xué)謎題。由于單光子反沖動(dòng)量極微弱，宏觀狹縫的動(dòng)量不確定度遠(yuǎn)大于該數(shù)值，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證長(zhǎng)期無法實(shí)現(xiàn)。

單光子單原子量子干涉儀實(shí)現(xiàn)愛因斯坦思想實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖

中科大團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用光鑷囚禁單個(gè)銣原子作為“可移動(dòng)狹縫”，通過拉曼邊帶冷卻技術(shù)將原子制備至三維運(yùn)動(dòng)基態(tài)，使其動(dòng)量不確定度降至與單光子動(dòng)量相當(dāng)?shù)乃?。?shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：隨著光鑷阱深增強(qiáng)，原子空間限制更顯著，依據(jù)海森堡不確定性原理，其基態(tài)動(dòng)量波函數(shù)會(huì)更寬；光子反沖后，原子動(dòng)量波函數(shù)重疊度增加，光子與原子糾纏度降低，最終導(dǎo)致光子干涉對(duì)比度提高。

勢(shì)阱深度可調(diào)的基態(tài)單原子實(shí)驗(yàn)中干涉對(duì)比度漸變數(shù)據(jù)圖

此次實(shí)驗(yàn)并非否定愛因斯坦思想實(shí)驗(yàn)的科學(xué)價(jià)值，而是通過技術(shù)突破完成了經(jīng)典悖論的實(shí)測(cè)驗(yàn)證。它以實(shí)證方式終結(jié)了這場(chǎng)世紀(jì)之爭(zhēng)，有力證明了量子力學(xué)互補(bǔ)性原理的普適性，為量子力學(xué)基礎(chǔ)理論研究提供了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)支撐。

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