未偏振光子的波粒二象性

光子在两路径干涉仪中最能体现波粒二象性（WPD），这是量子理论的核心概念。目前，WPD 关系通常表述为 $V^2+D^2 \leq 1$，其中 $V$ 为干涉条纹可见度，$D$ 为路径可区分性，即光子穿过哪条路径的可区分性。只有当哪路标记器（WWM）——即通过光子内部自由度（如偏振）体现哪路信息（WPI）的标记器——处于纯态时，此不等式才被饱和。对于混合态 WWM，传统定义的可区分性会低估 WPI 的量，从而无法饱和 WPD 关系。本文引入了广义可区分性度量 $D$，通过纯化基框架对 WPI 进行proper 的量化，使其对所有纯态和混合态 WWM 都能饱和 WPD 关系。为此，混合态 WWM 被视为 WWM 与外部自由度（如环境）之间纠缠形成的结果，$D$ 被定义为包含 WWM 与环境之间共享的总 WPI。我们表明，所定义的 $D$ 可独立于 $V$ 进行实验测量，无需访问环境。我们使用来自完全混合（未偏振）态的真实单光子实验评估 $V$ 和 $D$，从而验证了被饱和的 WPD 关系。