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Vedovato F, Agnesi C, Schiavon M, Dequal D, Calderaro L, Tomasin M, Marangon DG, Stanco A, Luceri V, Bianco G, Vallone G, Villoresi P. Extending Wheeler's delayed-choice experiment to space. SCIENCE ADVANCES 2017; 3:e1701180. [PMID: 29075668 PMCID: PMC5656428 DOI: 10.1126/sciadv.1701180] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 0.6] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Grants] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/18/2017] [Accepted: 10/03/2017] [Indexed: 06/01/2023]
Abstract
Gedankenexperiments have consistently played a major role in the development of quantum theory. A paradigmatic example is Wheeler's delayed-choice experiment, a wave-particle duality test that cannot be fully understood using only classical concepts. We implement Wheeler's idea along a satellite-ground interferometer that extends for thousands of kilometers in space. We exploit temporal and polarization degrees of freedom of photons reflected by a fast-moving satellite equipped with retroreflecting mirrors. We observe the complementary wave- or particle-like behaviors at the ground station by choosing the measurement apparatus while the photons are propagating from the satellite to the ground. Our results confirm quantum mechanical predictions, demonstrating the need of the dual wave-particle interpretation at this unprecedented scale. Our work paves the way for novel applications of quantum mechanics in space links involving multiple photon degrees of freedom.
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Affiliation(s)
- Francesco Vedovato
- Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italy
| | - Costantino Agnesi
- Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italy
| | - Matteo Schiavon
- Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italy
| | - Daniele Dequal
- Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italy
- Matera Laser Ranging Observatory, Agenzia Spaziale Italiana, Matera, Italy
| | - Luca Calderaro
- Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italy
| | - Marco Tomasin
- Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italy
| | - Davide G. Marangon
- Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italy
| | - Andrea Stanco
- Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italy
| | | | - Giuseppe Bianco
- Matera Laser Ranging Observatory, Agenzia Spaziale Italiana, Matera, Italy
| | - Giuseppe Vallone
- Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italy
| | - Paolo Villoresi
- Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italy
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