猫,量子,比特

    科技日报讯 (记者刘霞)科学家迄今已设法让原子或分子同时身处两个位置——所谓“叠加”态,实现了“薛定谔的猫”效应。在一项最新研究中,瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)科学家让一个“体重”为16微克(质量为原子或分子的几十亿倍)的微小晶体处于两个振荡状态的叠加态,创建了迄今最重“薛定谔的猫”。该研究刊发于20日出版的《科学》杂志,有望催生更大更稳健的量子比特,并用于探测引力波或暗物质等。

迄今最重“薛定谔的猫”出现

    “薛定谔的猫”是奥地利著名物理学家埃德温·薛定谔提出的一个思想实验:将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。

    镭的衰变存在几率,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,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就处于死/活两种状态的叠加。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔的猫”。

    研究人员此次成功地使用振荡晶体创造出了一种所谓的“薛定谔的猫”,其中振荡晶体代表猫,一个超导电路代表量子比特。量子比特和“猫”之间的联系不是计数器和毒药,而是一层压电材料,晶体在振荡时会改变形状,产生电场。该电场可与量子比特的电场耦合,量子比特的叠加态可转移给晶体,晶体也因此可同时向上及向下振荡,这个重达16微克处于叠加态的晶体,也因此成为迄今最重“薛定谔的猫”。

    研究团队希望进一步提高“薛定谔的猫”的质量限制,以更好地理解量子效应在真实宏观世界未被探测到的原因。此外,最新研究有望催生更大、更稳健的量子比特。而且,处于叠加状态的大质量物体对外部噪声极端敏感,也可用于精确测量引力波等微小扰动或探测暗物质。