量子粒子的行为特性一直是物理学研究中的核心课题。单粒子干涉现象显示光子可以呈现波动性，但探测时总在特定位置出现。传统量子理论通过叠加态概念解释这一矛盾，但无法说明未测量时粒子的实际位置。

广岛大学先进科学与工程研究生院教授Holger F. Hofmann带领的研究团队，在《新物理学杂志》发表了一项研究，提出了一种测量光子离域性的新方法，且不干扰其传播路径。研究人员将改进的“弱测量”技术应用于双路径干涉仪实验。

实验中，他们在一条路径施加微小正角度旋转，另一条路径施加微小负角度旋转。两条路径干涉时，平均旋转角度为零，但这仅是统计结果。通过观察量子跃迁至正交偏振的速率，该速率与旋转角度平方相关，团队得以分析单个光子的路径分布情况。

经典物理学认为单个粒子一次只能位于一处，实验数据却不符合这种非此即彼模型。结果显示，光子的物理存在同时分布于两条路径，证实了粒子在被探测前处于离域状态。这项光子干涉实验为理解量子行为提供了新视角。

该发现对高科技传感器领域具有应用价值。量子叠加态的不确定性可提升超精密测量的相位灵敏度，适用于GPS、原子钟及深空通信等领域。研究还涉及哲学层面的探讨，对比宏观物体与微观粒子的现实认知差异。

“每当我们想象一个物体时，我们假设我们可以毫不费力地看到它，”Hofmann解释道。“在微观层面，物体几乎没有可记录的环境相互作用。我们的结果表明，宏观世界容易看到，但在微观世界，我们必须学会区分什么是‘在那里’以及我们的测量如何定义现实。”

出版详情：作者：Hiroshima University；标题：《Experimental evidence shows how photons spread across multiple paths in an interferometer》；发表于：《New Journal of Physics》(2026)。