近日，上科大物质学院光子科学与凝聚态物理研究部潘义明教授 LiFE(light and free electron group，光和自由电子)课题组与国际合作团队开展研究，提出了一种基于弱测量理论(weak measurement)的新型的量子经典转变过程。该转变过程不同于退相干(decoherence)理论的量子经典转变，并分别在超快透射电子显微镜(UTEM)和电介质激光加速器(DLA)系统中得到了检验。该成果近期发表于学术期刊《光：科学与应用》（Light: Science & Applications）。
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通常来说，实验学家的日常主要是数据测量，用测量来验证理论模型。理论学家构造理论，很少做测量，却热衷于“测量理论”。但测量是什么？经典测量到量子测量的差别是什么，他们的转变是如何发生的？这些问题对于量子力学的基础和应用都至关重要。在此，潘义明教授课题组开发了一个新的基于测量的框架，用于描述经典和量子自由电子-光子相互作用的特征，然后对其进行实验测试。课题组首先分析了一般光-物质相互作用中从投影测量到弱测量的转变，并证明任何经典的电子激光相互作用都可以表示为弱测量的结果。经典点粒子激光加速就是量子弱测量的一个例子。课题组通过定义一个通用系数来量化了测量系统及其从量子到经典的转变，从而表征了电子波包尺寸与光波长的比值。这一理论结果在光子诱导的近场电子显微镜(PINEM, UTEM)和电介质激光加速器(DLA)的经典加速机制中都得到了实验验证。潘义明课题组在测量框架和实验验证方面的工作为量子电动力学向经典电动力学的过渡提供了新的启示，使人们能够在量子测量中利用光和电子的波粒二象性本质，探索和应用许多量子和经典光物质相互作用。
潘义明课题组详细考虑了四种电子-光子相互作用的测量图像，分别对应于 '经典电子-经典光子'、'经典电子-量子光子'、'量子电子-经典光子 '和 '量子电子-量子光子'。利用统一的测量转换理论框架来捕捉所有这些相互作用类型，课题组将上述所有物理现象定义为弱测量或投影测量的结果。然后，通过一个通用因子来表征测量过渡过程，即可在任何展示光物质相互作用的实验中定量验证课题组的测量理论。此外，课题组的工作在实验中揭示了从弱测量到投影测量的连续转变，并解释 DLA 和 PINEM 等常见方案中量子到经典的转变。未来对这些光和物质相互作用过程的研究还可能推广到特殊结构波（光束，电子束等），量子光源以及超快脉冲源等。
