使用位置与动量叠加态表征非经典粒子传播特性

测不准原理揭示了粒子传播过程中位置与动量控制之间的定量权衡关系。然而,当两种具有截然不同不确定度权衡的量子态叠加时,会产生一个干涉项——该现象看似同时实现了对位置和动量的精确描述,从而为研究量子力学如何描述自由空间中单个粒子的传播行为提供了新途径。本研究通过萨格纳克干涉仪制备了位置-动量叠加态光子,并对其进行了系统的实验研究。研究人员在干涉仪输出端口采用三种不同测量设置,分别对应初始位置分布、初始动量分布以及传播中间态(此时初始位置与动量的不确定度贡献近似相等),成功获取了光子的横向分布特征。实验表明:干涉效应将光子局域在位置与动量的狭窄区间内,当干涉图样在中间位置展开时,定量违背了牛顿第一运动定律。所得数据可有效证明维格纳函数在位置-动量约束区间外区域的负值特性,这种负值特性源自位置与动量贡献的相互限制。

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提交arXiv: 2026-04-01 03:01

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