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幸运28:“薛定谔猫”首次实现同处两地

“薛定谔猫”首次实现同处两地

  新一期美国《科学》杂志5月26日发表研究说,科学家在实验中制造出一种状态更加奇异的“薛定谔猫”,它同时存在于两个箱子之中,这项成果朝研制实用可靠的量子计算机迈出了又一步。

  “薛定谔猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的,它假设了这样一种情况:将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。根据量子力学理论,镭的衰变存在几率,放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死和活的叠加状态。

  既死又活的猫在现实世界是荒谬的,但随着量子力学的发展,科学家已成功使多粒子构成的系统达到这种难以理解的量子“薛定谔猫”态。由于这些粒子都属于同一种粒子,因此又被称为单模式猫态。

  《科学》杂志发表的新研究第一次给单模式猫态引入量子纠缠的元素。量子纠缠是量子力学的另一个基本概念,大意是相隔很远的两个系统可以瞬间互相影响,被爱因斯坦称为“远距离闹鬼”。

  论文第一作者、美国耶鲁大学博士后王晨告诉新华社记者:“我们产生的量子态可以比作一只‘薛定谔猫’跨越两个箱子,或者说是首次实现一种双模式猫态。这是一个20年前就有所展望但是至今终于得以圆满解决的难题。”

  具体而言,他们设计了两个微波超导空腔,而“薛定谔猫”就是空腔内由几十个光子组成的驻波。驻波幸运28是指两个频率相同的波在沿相反方向传播时互相叠加而成的波。这两个空腔内的光子虽然频率不同,但跨空腔关联,如同一只“薛定谔猫”同时存在于两个箱子中。

  王晨说,这项成果的实际用途在于量子计算。未来的量子计算机可以比普通的计算机强大得多,但要实现有用的量子计算,量子纠错能力必不可少,这是目前研制量子计算机的一个主要障碍,而双模式猫态将有望为量子计算的运算过程加入量子纠错。双模式猫态还可对其他量子信息技术有所帮助,如量子通信、量子精密测量等。


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