量子物体是出了名的难以捉摸。以光子为例。光量子可以一会儿表现得像粒子，沿着明确的路径像一个小弹丸一样前进，一会儿又像波，与其他光子重叠产生干涉图案，很像水面上的涟漪。
波粒二象性是量子力学的关键特征，很难用日常经验的直观术语来理解。但是量子实体的双重性质变得更加奇怪。新的实验表明，光子不仅可以在波和粒子之间来回切换，而且实际上可以同时具有波和粒子的特性。事实上，光子可以在一个复杂的光学装置中运行，并永久消失在探测器中，而没有决定其身份——只有在被摧毁后才呈现出波或粒子的性质。
近年来，物理学家已经证明，光子只有在被强迫的情况下才会“选择”表现得像波还是像粒子。例如，如果一个光子被分束器（光学路径中的一种分叉）引导到两条路径中的一条，每条路径都通向一个光子探测器，那么光子将以相同的概率出现在其中一个或另一个探测器中。换句话说，光子只是选择其中一条路径并沿着它走到尽头，就像一个弹珠在管道中滚动一样。但是，如果两条分开的路径在探测器之前重新组合，使得两个通道的内容像波浪绕过柱子在另一侧会合一样发生干涉，那么光子就会表现出波状干涉效应，实际上是一次性穿过了两条路径。换句话说，像测量粒子一样测量光子，它就表现得像粒子。像测量波一样测量光子，它就表现得像波。
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人们可能会怀疑光子只是预先或在它们撞击分束器时假定两种行为之一——波或粒子。但是2007年的一项“延迟选择”实验排除了这种可能性。物理学家使用干涉仪（一种包含分束器的实验设备），在组合路径和保持路径分离之间切换。但是他们只有在光子穿过分束器后才做出选择。当重新组合时，光子仍然表现出干涉效应，即使（至少在一个更简单的世界中）粒子应该已经被迫决定走哪条路。
现在，两个研究小组已经实施了一个更离奇版本的延迟选择实验。在11月2日出版的《科学》杂志的两项研究中，一个位于法国的团队和一个位于英国的团队分别报告说使用量子开关来切换实验装置。除了在这个实验中，开关没有被翻转——因此迫使光子表现得像波或像粒子——直到物理学家在其中一个探测器中识别出光子为止。
通过更改设备上的设置，两个团队不仅可以强迫实验光子表现得像粒子或像波，还可以探索中间状态。“我们可以连续地将测试光子的行为从波状行为转变为粒子状行为，”该研究的合著者、巴黎国家科学研究中心的量子光学物理学家塞巴斯蒂安·坦齐利（Sébastien Tanzilli）说，他常驻于尼斯索菲亚科技大学。“在这两个极端之间，我们具有干扰减少的状态。因此，我们具有波和粒子的叠加。”
这两个实验的关键是在装置中使用量子开关，这使得干涉仪可以悬停在测量波或粒子行为的叠加中。“在这些传统的延迟选择实验中，你的装置中的某个地方有一个大的、经典的二进制开关，”另一项研究的合著者、英国布里斯托大学量子物理学博士生彼得·沙德博尔特（Peter Shadbolt）说。“它的一侧写着‘波’，另一侧写着‘粒子’。我们所做的是用一个量子比特，一个量子位，来替换那个经典开关，在我们的实验中是第二个光子。”
量子开关决定了装置的性质——两条光路是重新组合形成一个封闭的干涉仪（测量波状特性），还是保持分离形成一个开放的干涉仪（检测离散粒子）。但是在两种情况下，干涉仪是开放的还是封闭的——以及光子是像粒子一样穿过装置还是像波一样穿过装置——只有在物理学家测量第二个光子后才能确定。第一个光子的命运通过量子纠缠现象与第二个光子的状态联系起来，量子物体通过这种现象共享相关的特性。
在布里斯托小组的实验中，第二个光子的状态决定了干涉仪是开放的、封闭的还是两者的叠加，这反过来决定了第一个光子的波或粒子身份。“在我们的案例中，这种选择更像是一种量子选择，”沙德博尔特说。“如果没有这种方法，您将无法看到波和粒子之间的这种变形。”
坦齐利小组构建的设备功能类似——干涉仪对于垂直偏振光子（因此表现为波）是关闭的，对于水平偏振光子（表现为粒子）是打开的。在将测试光子发送到该装置后，研究人员在20纳秒后测量了一个纠缠的伙伴光子，以确定测试光子的偏振，从而确定它落在波-粒子分割的哪一侧。
由于实验的设计和纠缠的性质，测试光子的波或粒子性质直到第二个光子被测量后才确定——换句话说，直到事实发生20纳秒之后。“测试光子在干涉仪中生存并被检测到，这意味着它被摧毁了，”坦齐利说。“之后我们确定它的行为。”这种操作顺序将延迟选择的概念推向了极端。“这意味着空间和时间似乎在这个事件中没有任何作用，”坦齐利补充说。
麻省理工学院的量子信息研究员塞思·劳埃德在一篇为《科学》杂志撰写的评论中将这种现象称为“量子拖延”或“量子迟疑”，该评论与两篇研究论文一起发表。“在量子纠缠（其中测量的结果被捆绑在一起）的情况下，”他写道，“即使事件似乎已经做出了决定，也有可能延迟做出决定。”
新的实验为扭曲的量子力学世界增加了一个新的曲折，在这个世界中，光子似乎可以随心所欲，随时随地做任何事情。“费曼称之为量子力学唯一真正的奥秘，”沙德博尔特在谈到波粒二象性时说。“这是非常非常奇怪的。量子力学非常怪异，完全没有经典的类比，我们只能接受它。”