同處兩地“薛定諤貓”——量子雙模式貓態(tài)首次實(shí)現

　　世界上有很多有名的貓，但最神秘、最難以理解的貓莫過(guò)于既死又活的“薛定諤貓”。新一期美國《科學(xué)》雜志發(fā)表研究說(shuō)，科學(xué)家在實(shí)驗中制造出一種狀態(tài)更加奇異的“薛定諤貓”，它同時(shí)存在于兩個(gè)箱子之中，這項成果朝研制實(shí)用可靠的量子計算機邁出了又一步。

　　根據量子力學(xué)理論，物質(zhì)在微觀(guān)尺度上存在兩種完全相反狀態(tài)并存的奇特狀況，這被稱(chēng)為有效的相干疊加態(tài)。由大量微觀(guān)粒子組成的宏觀(guān)世界是否也遵循量子疊加原理?奧地利物理學(xué)家薛定諤為此在1935年提出著(zhù)名的“薛定諤貓”佯謬。

　　“薛定諤貓”假設了這樣一種情況：將一只貓關(guān)在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器里，如果鐳發(fā)生衰變，會(huì )觸發(fā)機關(guān)打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會(huì )死;如果鐳不發(fā)生衰變，貓就存活。根據量子力學(xué)理論，鐳的衰變存在幾率，放射性的鐳處于衰變和沒(méi)有衰變兩種狀態(tài)的疊加，貓就理應處于死和活的疊加狀態(tài)，這就是所謂“薛定諤貓”。

　　《科學(xué)》雜志發(fā)表的新研究第一次給單模式貓態(tài)引入量子糾纏的元素。量子糾纏是量子力學(xué)的另一個(gè)基本概念，大意是相隔很遠的兩個(gè)系統可以瞬間互相影響，被愛(ài)因斯坦稱(chēng)為“遠距離鬧鬼”。

　　論文第一作者、美國耶魯大學(xué)博士后王晨告訴新華社記者：“我們產(chǎn)生的量子態(tài)可以比作一只‘薛定諤貓’跨越兩個(gè)箱子，或者說(shuō)是首次實(shí)現一種雙模式貓態(tài)。這是一個(gè)20年前就有所展望但是至今終于得以圓滿(mǎn)(解決)的難題?！?/p>

　　具體而言，他們設計了兩個(gè)微波超導空腔，而“薛定諤貓”就是空腔內由幾十個(gè)光子組成的駐波。駐波是指兩個(gè)頻率相同的波在沿相反方向傳播時(shí)互相疊加而成的波。這兩個(gè)空腔內的光子雖然頻率不同，但跨空腔關(guān)聯(lián)，如同一只“薛定諤貓”同時(shí)存在于兩個(gè)箱子中。

　　王晨說(shuō)，這項成果的實(shí)際用途在于量子計算。未來(lái)的量子計算機可以比普通的計算機強大得多，但要實(shí)現有用的量子計算，量子糾錯能力必不可少，這是目前研制量子計算機的一個(gè)主要障礙，而雙模式貓態(tài)將有望為量子計算的運算過(guò)程加入量子糾錯。雙模式貓態(tài)還可對其他量子信息技術(shù)有所幫助，如量子通信、量子精密測量等。