近百年悬案终得破解！中国科学技术大学单原子实验为爱因斯坦与玻尔的世纪之争画上句号

12月5日消息，中国科学技术大学发布消息称，该校研究团队首次完成了1927年爱因斯坦与玻尔争论时所提出的“反冲狭缝”量子干涉思想实验的实际验证。

这次实验观察到原子动量可调节的干涉对比度逐步变化的过程，验证了海森堡极限下的互补性原理，还呈现了从量子到经典的连续转变过程。

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

1927年第五届索尔维会议合影和爱因斯坦波尔争论中提出来的思想实验

1927年的索尔维会议上，为了对玻尔所提出的“互补性原理”——即量子物体的波动性与粒子性无法被同时观测这一观点发起挑战，爱因斯坦设计出了“反冲狭缝”这一思想实验。

爱因斯坦提出，当单个光子穿过可移动的狭缝时，会对狭缝产生轻微的反冲动量。如果能够测量到这种反冲（以此获取光子的粒子性相关信息），同时又能让干涉条纹得以保留（从而观测到光子的波动性），那么就可以证实“波粒二象性能够被同时观测”这一观点，进而对互补性原理加以否定。

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。

这一思想实验直接叩问“是否能够同时获取波与粒子的全部信息”，被看作是量子力学中最为深刻的悖论之一。

因为单光子产生的反冲动量极其微弱，而宏观狭缝自身的动量不确定度远远超过了这个微弱的数值，所以爱因斯坦提出的这一思想实验，在近百年的时间里始终没能得到实际的验证。

单光子单原子量子干涉仪实现爱因斯坦思想实验

中国科学技术大学的研究团队，采用光镊来囚禁单个铷原子，并将其作为“可移动狭缝”使用；同时借助拉曼边带冷却技术，把原子制备到三维运动基态，从而让原子的动量不确定度降低到与单光子动量相接近的程度。

实验结果显示，当光镊阱深增大时，原子的空间受限程度会随之增强。依据海森堡不确定性原理，原子基态的动量波函数会相应变宽。因此，在光子反冲过程后，原子动量波函数的重叠程度有所提升，这会造成光子与原子之间的纠缠度下降，进而让光子干涉的对比度得到提高。

通过势阱深度可调的基态单原子实现爱因斯坦思想实验的对比度渐变数据

实验并非要否定爱因斯坦思想实验的价值，而是借助技术上的突破，对这一经典悖论开展了实测验证工作，以实证手段为这场持续百年的争论画上了句号，同时也证实了量子力学互补性原理具有普适性。