薛定諤的貓還沒被玩夠，物理學家給了它第二個盒子

天下 05-28

薛定諤的貓還沒被玩夠，物理學家給了它第二個盒子
(BlackCatPhotos/Getty)

在剛剛發表於《科學》雜誌上的一篇研究里，耶魯大學博士後王晨(Chen Wang)把薛定諤的貓玩出了新花樣。他發現，如果給那隻貓第二個盒子，它將同時生、同時死、同時存在於兩個盒子里。

如果你打開其中一個盒子，你看到的可能是死掉的半隻貓。如果同時打開兩隻盒子，你看到的可能是活著的一隻貓。

薛定諤的貓還沒被玩夠，物理學家給了它第二個盒子
(Yvonne Gao/Yale University)

眾所周知，在量子力學中，粒子有著「態疊加」,可以同時處於兩種狀態。比如光子可以同時縱向極化和橫向計劃的兩個偏振態，受到觀察時才顯現出其中一種狀態。

王晨告訴記者：「我們產生的量子態可以比作一隻『薛定諤貓』跨越兩個箱子，或者說是首次實現一種雙模式貓態。這是一個20年前就有所展望但是至今終於得以圓滿解決的難題。」

薛定諤的貓還沒被玩夠，物理學家給了它第二個盒子
(Giphy)

我們在這討論的是一個類似薛定諤貓實驗的模型。電磁場代替了貓，空腔代替了盒子。在這裡，只打開一個空腔無法看到完整的貓。

該耶魯團隊造出兩個邊長為2.5cm的超高純度鋁製空腔，讓光子在微波的激發下在腔中彈射。然後將兩個盒子用超導藍寶石晶片相連，相當於造出一個同時存在於兩個盒子中的薛定諤貓。

通過測量兩個盒子中光子的數量，他們能在不打開盒子的情況下知道腔中的貓態。他們發現在切斷晶片相連後，只有同時打開兩個盒子，才會得到一個完整的，不是死就是活的貓態。

薛定諤的貓還沒被玩夠，物理學家給了它第二個盒子
(Giphy)

倫敦帝國學院物理教授Myungshik Kim指出，幾十年前就有人在一個微波空腔里造出貓態，法國物理學家Serge Haroche還借著這個拿到了諾貝爾獎。但把兩個空腔中的貓態關聯在一起能幫助光狀態的精確測量。

王晨所在的耶魯實驗室正在試圖將這種貓態運用到量子位元(qubit)中以加速量子計算機的發展。目前量子計算機里99%的計算被用在糾正自身錯誤之上。關聯量子位元的貓態可以幫助檢查系統中的這些錯誤，節省量子計算所需的時間。

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