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【量子力学|波粒二象性和互补性的实验证实】量子力学诞生于20世纪初 ， 被用于发展量子信息、量子通信、量子计量、量子成像、量子传感等前所未有的技术 。 但在量子科学中 ， 波粒二象性与互补性、波函数的叠加、量子测量后的波函数坍缩、复合波函数的波函数纠缠等问题仍是未解决甚至无法理解的 。
为了定量地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”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涉图样 。 因此 ， 互补性和波粒二象性的概念仍然是难以捉摸的 ， 而且还没有在实验中得到完全的证实 。
为了解决这个问题 ， 基础科学研究所的一个研究小组构建了一个双路干涉仪 ， 该干涉仪由两个参数下变频晶体组成 ， 这些晶体由相干空转场作为种子 ， 如下图所示 。 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行进 。 利用共轭空转场提取路径信息 ， 具有可控的保真度 ， 有助于定量说明互补关系 。
在真实的实验中 ， 量子的来源并不纯粹 ， 因为它与剩余的自由度纠缠在一起 。 然而 ， 通过关系μ2=√(1-E2) ， 产生的量子与所有其他剩余自由度之间的纠缠紧密地限制了量子源纯度 。
使用这种纠缠非线性双光子源系统对波粒二象性和定量互补性P2+V2=μ2（P：先验可预测性；V：可见性）进行了分析和测试 ， 其中叠加态的量子以可控的方式与共轭空转态进行量子力学纠缠 。 结果表明 ， 先验可预测性、可见性、纠缠性严格依赖于种子束光子数 。 这表明了该方法在制备远距离纠缠光子态方面的潜在应用 。
理查德·费曼曾经说过 ， 解决量子力学的难题在于对双缝实验的理解 。 预计基于双路径干涉测量实验的解释将对更好地理解互补原理和定量波粒二象性关系具有根本意义 。
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