量子理論的基本原則之一是，量子物體可以作為波或粒子存在。但是，在它們被測量之前，它們並不存在，因此當它們沒有被觀察到時，要識別或追蹤這些量子物體似乎是不可能的。但最近，物理學家面對這個問題，證明了追蹤未觀測到的量子粒子並不是不可能的。
該研究的第一作者、劍橋卡文迪什實驗室的博士生戴維·阿爾維德松·舒庫爾對一個叫做“波函數”的物理產生了興趣。雖然它似乎包含了豐富的信息，但它被更多地用作一種數學工具，而不是實際的量子粒子的表示。“這就是為什麼我們接受了挑戰，創造一種追蹤量子粒子秘密運動的方法。”
發表在《物理評論A》雜誌上的這項新研究中，劍橋大學的研究人員證明，通過研究量子物體與環境的相互作用方式，而不是測量物體本身，我們就可以追蹤未觀測到的量子粒子。
當粒子移動時，它們會“標記”它們的環境。每個“標記”或與其環境的交互作用都在粒子中編碼信息。所以戴維•阿爾維德松•舒庫爾和他的合著者開發了一種方法來繪製這些“標記”交互，而不直接觀察它們。
此外，在跟蹤這些“標籤”的過程中，研究人員發現，當觀察到粒子時，他們能夠從實驗結束時的粒子中解譯出信息。這將使科學家能夠跟蹤量子粒子的運動，使他們對自己的行為有更深入的瞭解。
這種追蹤未觀測到的量子粒子的新方法可以讓科學家們檢驗量子力學中的舊預言。這包括粒子可以同時存在於兩個地方，或者像心靈感應這樣，在兩個人之間傳遞信息，而沒有任何粒子在他們之間移動。
因此，這項研究不僅證明了曾經被認為是物理上不可能的事情實際上是可能的。它還可能讓研究人員驗證心靈感應的潛在現實。
但是，也許更重要的是，這個實驗擴展了物理學家對波粒子的理解。以前，它們被認為是抽象的計算工具，僅用於預測量子實驗的結果。但這項研究中的研究人員發現，在每次“標記”相互作用之後編碼到每個量子粒子中的信息與波函數直接相關。
阿維德松•舒庫爾在新聞稿中解釋說：“我們的結果表明，波函數與粒子的實際狀態密切相關， 因此，我們已經能夠探索量子力學的‘禁忌領域’。即在沒有人觀察的情況下限制量子粒子的路徑。”
這項研究將有助於瞭解量子粒子和波粒子的運動和行為。量子物理學的基本“真理”可以通過大量的新信息得到檢驗，許多令人興奮的新發現可能會在未來出現。
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