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科技日报记者 吴长锋

记者从中国科大获悉，该校郭光灿院士团队李传锋等合作者合作，首次实现光子的偏振与其本体分离，进而实现两个光子偏振的无接触交换，揭示了“量子柴郡猫”的独特量子特性，加深了人们对“什么是物理实在”这一物理学基本问题的认识。该成果日前发表在国际知名期刊《自然·通讯》上。

柴郡猫是童话《爱丽丝梦游仙境》中一只咧着嘴笑的猫，它(本体)可以凭空消失，但笑容(属性)还挂在半空中。经典世界中物体的物理属性，如质量、体积等，与物体的本体是不可分离的。然而在量子世界里情况有所不同，理论研究表明,微观粒子的物理属性,如电子的电荷和自旋，光子的偏振等,可以和其本体分离，这种现象被称为“量子柴郡猫”。但要想展示“量子柴郡猫”的独特量子效应，需要进行更复杂的实验。

实验中需要利用弱值表征柴郡猫(本体)和笑脸(属性)的位置，然而多体量子系统弱值的提取是个难题。研究组证明通过对系统施加微扰可以绕过传统的弱测量方法，利用系统探测概率与微扰强度之间的内在联系，可以直接得到所需要的弱值。通过这些弱值，实验观测到两光子都处于偏振属性和光子本体分离的状态，并且最后各自得到了另一光子的偏振，实现了两只“量子柴郡猫”的无接触笑脸互换。

该研究成果展示了量子世界中物质与其物理属性灵活多变的关系，加深了人们对“什么是物理实在”这一物理学基本问题的认识,也为研究量子物理其他难题提供有力工具。审稿人高度评价“该成果是理解量子力学基础问题及量子系统如何从根本上区别于经典系统的重要一步……显然是一个里程碑”。

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