杏彩体育想象一只猫。我猜你是在想象一个活着的。无所谓。无论哪种方式,你都错了 —— 但你也是对的。
这就是欧文·薛定谔(Erwin Schrödinger)1935年描述量子态的思想实验的前提。现在,杏彩体育官方网站研究人员已经成功地创造了一个肥胖的(也就是说,巨大的)薛定谔猫,测试了量子世界的极限,以及它在哪里让位于经典物理学。
薛定谔的实验是这样的:一只猫被放在一个盒子里,如果盒子里的放射性物质原子衰变,盒子里就会释放出毒药。因为不可能知道这种物质是否会在给定的时间内衰变,所以在盒子打开并确定一些客观真相之前,猫既是活的又是死的。杏彩体育官方网站
同样,处于量子态的粒子(量子位,如果它们在量子计算机中被用作位的话)处于量子叠加态(也就是说,既“活”又“死”),直到它们被测量,在这一点上,叠加态被打破。与普通计算机位的值要么为0要么为1不同,量子位可以同时是0和1。
现在,研究人员制造了一只薛定谔的猫,它比以前制造的猫重得多,他们测试了量子力学世界让位于我们熟悉的宏观世界的经典物理学的浑浊水域。他们的研究发表在本周的《科学》杂志上。
在假想的猫的位置上是一个小晶体,处于两种振荡状态的叠加状态。在薛定谔的思想实验中,振荡状态(上或下)相当于活着或死了。一个超导电路,实际上是一个量子位,被用来表示原子。该团队将产生电场的材料耦合到电路上,使其叠加转移到晶体上。好吗?
超导电路,实际上是一个量子比特,被用来代表原子。该团队将产生电场的材料与电路耦合,允许其叠加转移到晶体上。你懂了吗?
苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的物理学家、该研究的主要作者朱一文(音译)在一份大学新闻稿中说:“通过叠加晶体的两种振荡状态,杏彩体育官方网站我们有效地创造了一只重16微克的薛定谔猫。”
虽然,16微克大致相当于一粒沙子的质量,但这在量子层面上可是一个非常大的“猫”。根据新闻稿,它“比原子或分子重几十亿倍,使其成为迄今为止最胖的量子猫”。
这并不是物理学家第一次测试量子行为是否可以在经典物体中观察到。去年,另一个团队宣布他们已经量子纠缠了一只水熊虫,尽管许多物理学家表示,这种说法是胡说八道。
这一点略有不同,因为最近的团队只是测试处于量子态的物体的质量,而不是测试生物纠缠的可能性。研究人员表示,虽然这不在该团队的计划中,但与更大规模的质量进行合作“将使我们能够更好地理解真实猫科动物宏观世界中量子效应消失的原因”。
至于这两个世界的真正界限呢?没人知道。苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的物理学家、该论文的合著者马泰奥·法德尔(Matteo Fadel)表示:“这是一件有趣的事情,也是为什么在质量不断增加的系统中展示量子效应如此具有开创性的原因。”
这项新研究采用了薛定谔著名的思想实验,并给予了一些实际应用。在一些需要非常精确测量的领域,控制叠加态的量子材料将是很有用的,例如,可以帮助减少测量引力波的干涉仪的噪音。
物理学家法德尔目前正在研究“引力是否在量子态的退相干中起作用,也就是说,它是否负责几十年前彭罗斯提出的量子到经典的转变。”引力似乎不存在于亚原子水平上,也没有在粒子物理学的标准模型中得到解释。
所以,量子世界等待新发现的时机已经成熟,但是,它又充满了不可知、死胡同和令人烦恼的新问题。