@ 2016.05.28 , 18:01

薛定谔的猫还没被玩够,物理学家给了它第二个盒子

在刚刚发表于《科学》杂志上的一篇研究里,耶鲁大学博士后王晨(Chen Wang)把薛定谔的猫玩出了新花样。他发现,如果给那只猫第二个盒子,它将同时生、同时死、同时存在于两个盒子里。

如果你打开其中一个盒子,你看到的可能是死掉的半只猫。如果同时打开两只盒子,你看到的可能是活着的一只猫。

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(Yvonne Gao/Yale University)

众所周知,在量子力学中,粒子有着“态叠加”,可以同时处于两种状态。比如光子可以同时纵向极化和横向计划的两个偏振态,受到观察时才显现出其中一种状态。

王晨告诉记者:“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。”

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(Giphy)

我们在这讨论的是一个类似薛定谔猫实验的模型。电磁场代替了猫,空腔代替了盒子。在这里,只打开一个空腔无法看到完整的猫。

该耶鲁团队造出两个边长为2.5cm的超高纯度铝制空腔,让光子在微波的激发下在腔中弹射。然后将两个盒子用超导蓝宝石晶片相连,相当于造出一个同时存在于两个盒子中的薛定谔猫。

通过测量两个盒子中光子的数量,他们能在不打开盒子的情况下知道腔中的猫态。他们发现在切断晶片相连后,只有同时打开两个盒子,才会得到一个完整的,不是死就是活的猫态。

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(Giphy)

伦敦帝国学院物理教授Myungshik Kim指出,几十年前就有人在一个微波空腔里造出猫态,法国物理学家Serge Haroche还借着这个拿到了诺贝尔奖。但把两个空腔中的猫态关联在一起能帮助光状态的精确测量。

王晨所在的耶鲁实验室正在试图将这种猫态运用到量子位元(qubit)中以加速量子计算机的发展。目前量子计算机里99%的计算被用在纠正自身错误之上。关联量子位元的猫态可以帮助检查系统中的这些错误,节省量子计算所需的时间。

本文译自 New Scientist, Washington Post, Live Science,由译者 zzjeff 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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