量子物體是出了名的難以捉摸。以光子為例。光量子可以一會兒表現得像粒子，沿著明確的路徑像一個小彈丸一樣前進，一會兒又像波，與其他光子重疊產生干涉圖案，很像水面上的漣漪。
波粒二象性是量子力學的關鍵特徵，很難用日常經驗的直觀術語來理解。但是量子實體的雙重性質變得更加奇怪。新的實驗表明，光子不僅可以在波和粒子之間來回切換，而且實際上可以同時具有波和粒子的特性。事實上，光子可以在一個複雜的光學裝置中執行，並永久消失在探測器中，而沒有決定其身份——只有在被摧毀後才呈現出波或粒子的性質。
近年來，物理學家已經證明，光子只有在被強迫的情況下才會“選擇”表現得像波還是像粒子。例如，如果一個光子被分束器（光學路徑中的一種分叉）引導到兩條路徑中的一條，每條路徑都通向一個光子探測器，那麼光子將以相同的機率出現在其中一個或另一個探測器中。換句話說，光子只是選擇其中一條路徑並沿著它走到盡頭，就像一個彈珠在管道中滾動一樣。但是，如果兩條分開的路徑在探測器之前重新組合，使得兩個通道的內容像波浪繞過柱子在另一側會合一樣發生干涉，那麼光子就會表現出波狀干涉效應，實際上是一次性穿過了兩條路徑。換句話說，像測量粒子一樣測量光子，它就表現得像粒子。像測量波一樣測量光子，它就表現得像波。
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人們可能會懷疑光子只是預先或在它們撞擊分束器時假定兩種行為之一——波或粒子。但是2007年的一項“延遲選擇”實驗排除了這種可能性。物理學家使用干涉儀（一種包含分束器的實驗裝置），在組合路徑和保持路徑分離之間切換。但是他們只有在光子穿過分束器後才做出選擇。當重新組合時，光子仍然表現出干涉效應，即使（至少在一個更簡單的世界中）粒子應該已經被迫決定走哪條路。
現在，兩個研究小組已經實施了一個更離奇版本的延遲選擇實驗。在11月2日出版的《科學》雜誌的兩項研究中，一個位於法國的團隊和一個位於英國的團隊分別報告說使用量子開關來切換實驗裝置。除了在這個實驗中，開關沒有被翻轉——因此迫使光子表現得像波或像粒子——直到物理學家在其中一個探測器中識別出光子為止。
透過更改裝置上的設定，兩個團隊不僅可以強迫實驗光子表現得像粒子或像波，還可以探索中間狀態。“我們可以連續地將測試光子的行為從波狀行為轉變為粒子狀行為，”該研究的合著者、巴黎國家科學研究中心的量子光學物理學家塞巴斯蒂安·坦齊利（Sébastien Tanzilli）說，他常駐於尼斯索菲亞科技大學。“在這兩個極端之間，我們具有干擾減少的狀態。因此，我們具有波和粒子的疊加。”
這兩個實驗的關鍵是在裝置中使用量子開關，這使得干涉儀可以懸停在測量波或粒子行為的疊加中。“在這些傳統的延遲選擇實驗中，你的裝置中的某個地方有一個大的、經典的二進位制開關，”另一項研究的合著者、英國布里斯托大學量子物理學博士生彼得·沙德博爾特（Peter Shadbolt）說。“它的一側寫著‘波’，另一側寫著‘粒子’。我們所做的是用一個量子位元，一個量子位，來替換那個經典開關，在我們的實驗中是第二個光子。”
量子開關決定了裝置的性質——兩條光路是重新組合形成一個封閉的干涉儀（測量波狀特性），還是保持分離形成一個開放的干涉儀（檢測離散粒子）。但是在兩種情況下，干涉儀是開放的還是封閉的——以及光子是像粒子一樣穿過裝置還是像波一樣穿過裝置——只有在物理學家測量第二個光子後才能確定。第一個光子的命運透過量子糾纏現象與第二個光子的狀態聯絡起來，量子物體透過這種現象共享相關的特性。
在布里斯托小組的實驗中，第二個光子的狀態決定了干涉儀是開放的、封閉的還是兩者的疊加，這反過來決定了第一個光子的波或粒子身份。“在我們的案例中，這種選擇更像是一種量子選擇，”沙德博爾特說。“如果沒有這種方法，您將無法看到波和粒子之間的這種變形。”
坦齊利小組構建的裝置功能類似——干涉儀對於垂直偏振光子（因此表現為波）是關閉的，對於水平偏振光子（表現為粒子）是開啟的。在將測試光子傳送到該裝置後，研究人員在20納秒後測量了一個糾纏的夥伴光子，以確定測試光子的偏振，從而確定它落在波-粒子分割的哪一側。
由於實驗的設計和糾纏的性質，測試光子的波或粒子性質直到第二個光子被測量後才確定——換句話說，直到事實發生20納秒之後。“測試光子在干涉儀中生存並被檢測到，這意味著它被摧毀了，”坦齊利說。“之後我們確定它的行為。”這種操作順序將延遲選擇的概念推向了極端。“這意味著空間和時間似乎在這個事件中沒有任何作用，”坦齊利補充說。
麻省理工學院的量子資訊研究員塞思·勞埃德在一篇為《科學》雜誌撰寫的評論中將這種現象稱為“量子拖延”或“量子遲疑”，該評論與兩篇研究論文一起發表。“在量子糾纏（其中測量的結果被捆綁在一起）的情況下，”他寫道，“即使事件似乎已經做出了決定，也有可能延遲做出決定。”
新的實驗為扭曲的量子力學世界增加了一個新的曲折，在這個世界中，光子似乎可以隨心所欲，隨時隨地做任何事情。“費曼稱之為量子力學唯一真正的奧秘，”沙德博爾特在談到波粒二象性時說。“這是非常非常奇怪的。量子力學非常怪異，完全沒有經典的類比，我們只能接受它。”