中科大单原子实验终结爱因斯坦与玻尔之争 近百年悬案告破

中国科学技术大学宣布，中科争近该校研究团队首次实现了1927年爱因斯坦和玻尔争论中提出的大单“反冲狭缝”量子干涉思想实验。


这次实验观测到了原子动量可调谐的原实验终因干涉对比度渐进变化过程，证明了海森堡极限下的结爱互补性原理，并展示了从量子到经典的坦玻连续转变过程。


相关成果以编辑推荐的百年形式2025年12月3日发表于国际期刊《物理评论快报》。

1927年索尔维会议上，悬案爱因斯坦为挑战玻尔主张的告破“互补性原理”（量子物体的波动性与粒子性无法同时被观测），设计了 “反冲狭缝” 思想实验。中科争近


爱因斯坦认为，大单单光子通过可移动狭缝时，原实验终因会给狭缝带来微弱反冲动量，结爱若能测量这一反冲（获取粒子性信息），坦玻同时保留干涉条纹（观测波动性），百年就能证明“波粒二象性可同时观测”，悬案从而否定互补性原理。


而玻尔则坚持，测量反冲会引入动量扰动，导致干涉条纹消失，二者无法共存。


这一思想实验直接指向“能否同时获得波与粒子的完整信息”，被视为量子力学最深刻的悖论之一。

由于单光子反冲动量极微弱，宏观狭缝的动量不确定度远大于这一数值，爱因斯坦的思想实验近百年来无法实际验证。





中国科大团队利用光镊囚禁单个铷原子作为“可移动狭缝”，通过拉曼边带冷却技术将原子制备至三维运动基态，使其动量不确定度降至与单光子动量相当的水平。


实验结果表明，随着光镊阱深增强，原子受到的空间限制更强，根据海森堡不确定性原理，其基态动量波函数将更宽。所以经过光子反冲后，原子动量波函数的重叠度增加，导致光子与原子间的纠缠度降低，从而使得光子干涉对比度提高。





实验并非否定爱因斯坦的思想实验价值，而是通过技术突破完成了对这一经典悖论的实测验证，以实证方式终结了这场世纪之争，证明了量子力学互补性原理的普适性。

(责任编辑：时尚)