遅延選択実験における量子的な波動と粒子の重ね合わせ

波動と粒子の二重性は、量子物理学の直観に反する特徴の典型である。量子遅延選択実験は際立った実例の1つで、ホイーラーの有名な遅延選択思考実験に基づいているが、波動から粒子への遷移を可能にする量子制御デバイスが追加されている。今回我々は、光子の波動状態と粒子状態、特にそれらの間の位相を制御する量子遅延選択実験を実現し、波動と粒子量子的性質が生成されることを直接立証している。我々は、3光子もつれ状態を作り、長さ186 mの2光子Hong–Ou–Mandel干渉計の中に埋め込まれたMach–Zehnder干渉計に光子を1つ注入した。3つ目の光子が、干渉計から141 m離れた所に送られ、アインシュタインの局所性条件の下で独立した能動的選択に応じて遠く離れた2光子量子ゲートを作る。我々は、古典シナリオと量子シナリオの両方で波動状態と粒子状態の間の遷移を実現しているので、これまでの実行よりもさらに基本的な相補性原理の検証が実現されている。