波粒二象性测试干涉仪的基本分析及超越互补原理的展望

波粒二象性和互补原理在其正统哥本哈根诠释中处于量子理论的概念核心。它们意味着在实验观测中，量子对象的波动行为和粒子行为是相互排斥的。在此，我们利用量子力学的基本方法对杨氏双缝干涉仪和马赫 - 曾德尔双臂干涉仪进行了系统分析，重点在于如何测量量子对象的干涉图样（波动性）和路径信息（粒子性）。我们设计了多种方案，通过在干涉仪内同时放置两组在空间上良好分离且彼此扰动可忽略不计的测量仪器，从而同时获取单个量子对象的路径信息和这些量子对象系综的高对比度干涉图样。然而，干涉仪中这两组测量仪器的不当安排与协作会导致无法同时观测到波动和粒子行为。可以利用量子对象的内部自由度来探测质心运动的路径信息和干涉图样。量子对象能够表现出超越波粒二象性和互补原理的行为，这将激发在更深层次上对量子理论进行新的概念性检验和探索。