量子物理大突破！科學家解開「波粒二象性」50年之謎

美國史蒂文斯理工學院的研究團隊最近在量子力學領域取得重大進展，他們成功開發出一套革命性的成像技術，巧妙運用量子物體的「波動性」與「粒子性」，為這個困擾科學界半世紀的難題帶來全新解答。

量子力學在過去百年徹底改寫人類對宇宙的認知，在這個奇妙的微觀世界裡，物質同時具備波動與粒子的雙重特性，甚至觀察行為本身就會影響實驗結果。科學家將這種現象稱為「波粒二象性」，近年來更發展出測定量子物體偏向波動或粒子特性的方法。

該研究團隊在《物理評論研究》期刊發表的最新論文中，提出一個簡潔而精確的數學公式，首次完整建立量子物體波動性與粒子性之間的定量關係。論文第一作者、物理學助理教授錢曉峰指出：「這是半世紀以來，首個能完全量化量子層級波動與粒子行為的完整理論框架。」

過往研究顯示，波動性與粒子效能以不等式表示，兩者總和小於等於1。這意味當物體完全展現波動性時，就不會表現出粒子特性，反之亦然。但錢教授團隊發現這些模型存在缺陷，因此引入「量子相干性」這個關鍵變數來完善理論。

「相干性本質上是波動干涉潛能的隱性描述，」錢教授解釋：「當我們將相干性納入計算，並與傳統的波動性、粒子性指標相互校正後，發現三者總和正好等於1。」這個突破讓科學家能精確計算量子物體的波動與粒子程度，而不再只是估算上限值。

研究團隊更將理論應用於「未偵測光子量子成像」（QIUP）技術，透過測量糾纏光子對的波粒特性，成功重建被掃描物體的輪廓。「這證明量子物體的波粒特性可以成為量子成像的實用資源，」錢教授強調：「未來在量子資訊與量子運算領域都有巨大應用潛力。」

令人驚艷的是，即使在溫度或振動等環境幹擾下，這套方法仍能有效運作。錢教授生動比喻：「就像橢圓被擠壓變形，我們還是能提取所需資訊。」團隊下一步將研究更複雜的多路徑量子情境，繼續探索量子力學的奧秘。

這項開創性研究不僅深化人類對基礎物理的理解，更為量子科技發展開闢新途徑。正如錢教授所言：「數學公式看似簡單，但量子世界的奇妙之處，仍有無數前沿等待我們探索。」