記者從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒等合作者合作，首次實(shí)現(xiàn)光子的偏振與其本體分離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光子偏振的無接觸交換，揭示了“量子柴郡貓”的獨(dú)特量子特性，加深了人們對“什么是物理實(shí)在”這一物理學(xué)基本問題的認(rèn)識。該成果日前發(fā)表在國際知名期刊《自然·通訊》上。

柴郡貓是童話《愛麗絲夢游仙境》中一只咧著嘴笑的貓，它（本體）可以憑空消失，但笑容（屬性）還掛在半空中。經(jīng)典世界中物體的物理屬性，如質(zhì)量、體積等，與物體的本體是不可分離的。然而在量子世界里情況有所不同，理論研究表明,微觀粒子的物理屬性,如電子的電荷和自旋，光子的偏振等,可以和其本體分離，這種現(xiàn)象被稱為“量子柴郡貓”。但要想展示“量子柴郡貓”的獨(dú)特量子效應(yīng)，需要進(jìn)行更復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)中需要利用弱值表征柴郡貓（本體）和笑臉（屬性）的位置，然而多體量子系統(tǒng)弱值的提取是個(gè)難題。研究組證明通過對系統(tǒng)施加微擾可以繞過傳統(tǒng)的弱測量方法，利用系統(tǒng)探測概率與微擾強(qiáng)度之間的內(nèi)在聯(lián)系，可以直接得到所需要的弱值。通過這些弱值，實(shí)驗(yàn)觀測到兩光子都處于偏振屬性和光子本體分離的狀態(tài)，并且最后各自得到了另一光子的偏振，實(shí)現(xiàn)了兩只“量子柴郡貓”的無接觸笑臉互換。

該研究成果展示了量子世界中物質(zhì)與其物理屬性靈活多變的關(guān)系，加深了人們對“什么是物理實(shí)在”這一物理學(xué)基本問題的認(rèn)識,也為研究量子物理其他難題提供有力工具。審稿人高度評價(jià)“該成果是理解量子力學(xué)基礎(chǔ)問題及量子系統(tǒng)如何從根本上區(qū)別于經(jīng)典系統(tǒng)的重要一步……顯然是一個(gè)里程碑”。