波是什么、波箱是什么…

什么是光？事实上，在这个问题上科学界一直存在分歧。昨天记者从中科大郭广灿院士领导的中科院量子信息重点实验室了解到，该实验室李传峰研究组首次进行了量子惠勒延迟选择实验，创造了光的波-粒子叠加状态，提高了对球互补原理的理解。

通俗来说，我国科学家对“光是什么”这个古老问题有了新的认识。

“光”还真不好下定义

“光是什么？这是一个古老的科学问题。”李传锋说，对于光的定义，科学界有多种说法，如最初牛顿的粒子说，到惠更斯的波动说，直至爱因斯坦的光量子说。

李传锋说，现在对光的理解可归结为“玻尔的互补原理”，即光具有“波”与“粒”二象性，波动性和粒子性这两种属性既对立又互补，一个实验中具体展示哪种属性取决于实验装置。

比如在由两块分束器构成的马赫-曾德干涉仪中，单个光子被第一个分束器分到两个路径上，传播一段距离后重合。如果在重合点加入第二个分束器，则构成干涉仪，观测到波动性；如果不加第二个分束器，观测到的是粒子性。

“但有一种隐变量理论认为，光子有自由意志，在进入干涉仪之前光子就察觉到有没有第二个分束器，并根据观察结果决定经过第一个分束器的方式，从而展现粒子性或波动性。”李传锋说，为了检验这种观点上的分歧，玻尔的学生惠勒于1978年提出了著名的“延迟选择实验”，即实验者等到光子已经完全经过第一个分束器之后，再选择加不加第二个分束器。

但“延迟选择实验”同样存在不足，即加与不加第二个分束器不能同时进行，因此光的波动性和粒子性不能够同时展现出来。

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科学家带来全新认识

经过大量的科学实验，李传锋研究组设计出一种量子实验装置，巧妙地利用光子的偏振比特作为辅助，使测量装置处于量子叠加态，能同时探测光子的波动性与粒子性，从而实现了量子的惠勒延迟选择实验。

“该实验排除了光子有自由意志的假设，并首次观测到波与粒子的叠加状态。”李传锋说，处于这种叠加态的光子，既不像粒子态那样没有干涉条纹，也不像波动态那样表现出正弦形干涉条纹，而是呈现出锯齿形条纹这样一种“非波非粒，亦波亦粒”的表现形式。

据介绍，该研究丰富了人们对玻尔互补原理的理解，对“光是什么”这个古老问题有了新的认识。英国著名量子物理学家阿迪索教授等在同期杂志的“新闻与观察”栏目以《波-粒叠加》为题评述了该成果，称“该实验挑战了互补原理设定的传统界限，在一个实验装置中展示光子可以在波动和粒子两种行为之间相干地振荡”。《自然-物理》杂志也报道了该成果，称它“重新定义了波粒二象性的概念”。

摘自独立学者灵遁者书籍《见微知著》