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物理学家首次实现同处两地的薛定谔猫

查字典物理网 2016-05-31

奥地利物理学家于1935年发明一种思想实验，在该假设的实验中，

一只猫被放在一个密封盒子里，靠近放射性样品、盖革计数器和一瓶毒药

据国外媒体报道，一只“量子猫”可同时处于生与死的状态，在两个不同的地方同时存在。这是基于耶鲁大学物理研究小组的最新研究，他们的试验建立于臭名昭著的薛定谔猫悖论，并结合量子纠缠的概念。研究人员发现他们可以诱导大量的光子来产生匹配状态，他们表示这将有助于推进超速、可靠的量子计算机。薛定谔猫是一种思想实验，是由奥地利物理学家Erwin Schr?dinger于1935年发明的。在该假设的实验中，一只猫被放在一个密封盒子里，靠近放射性样品、盖革计数器和一瓶毒药。

观察者不知道物质的原子是否已衰变，因此，在盒子被打开之前，不能确定小瓶是否已经破碎。这意味着猫在盒子里处于活和死的分身，直到盒子被打开来确认其是死是活。在这个新实验中，研究人员把这个想法带到下一个层次，即在方案中加入一个额外的盒子。他们建立了一个有两个三维微波腔的装置并通过超导电流将它们联结在一起。接着，其中一个腔中的光子被带到一个迷宫似的大门，使它们产生独特的旋转。研究人员表示，这产生了两种状态，就像假想的猫一样，处于活和死的状态。

Chen Wang表示这只猫又大又聪明。它不会停留在一个盒子里，因为量子态在双腔中被共享，且不能分开描述。也可以采取另一种观点，有两只小而简单的薛定谔猫，分别被放在两个盒子里，这是相互纠缠的。在第二个腔里，研究人员发现光子采取了类似的状态。他们测量了多达80个光子的“猫大小”，而且通过使用专门控制脉冲可以产生更大的尺寸。这些发现表明科学家可以操纵复杂的量子态，并在一个大范围内实现量子相干性。

量子计算可以使系统可靠运行。利用叠加和纠缠来解决问题，这些计算机将比传统的快得多。但是，仍存在一些问题。该新实验可能将会解决这些挑战。共同作者Robert Schoelkopf表示，“猫”的状态是一种非常有效的方法来存储量子信息的冗余，实现量子纠错。在两个盒子里生产猫只是进行错误纠正逻辑操作的第一步。

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