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物理学家拯救了薛定谔的猫
奥地利物理学家欧文·薛定谔(Erwin Schrödinger)提出的著名思想实验“盒子里的猫”，是量子力学是量子力学基本特征的经典示例——在量子水平上，粒子行为是不可预测的。
但是，如果我们可以预测某些量子过程呢？物理学家团队认为这是可能的。在一项新研究里，他们已经证明了他们能够预测一种叫做量子跃迁的东西，甚至还可以在跳跃开始之后，扭转整个进程。
他们说，他们能够把薛定谔的猫抢救回来。
但首先快速回顾一下。
在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。之后，有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。根据经典物理学，在盒子里必将发生这两个结果之一，而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果。在量子的世界里，当盒子处于关闭状态，整个系统则一直保持不确定性的波态，即猫生死叠加。猫到底是死是活必须在盒子打开后，外部观测者观测时，物质以粒子形式表现后才能确定。——百科
思想实验的核心是被称为量子叠加态的特性，其中粒子(如原子，或电子，或光子)可以同时具有多个能级——直到你观察到它，它的状态才会坍缩成确定的点。一旦被观察到，它在能级之间突然地、随机式地跳跃就被称为量子跃迁。
现在，物理学家不仅可以预测、还可以操纵，人为地改变量子跃迁结果。由耶鲁大学领导的团队在被称为量子比特的人工原子上完成了实验，这些原子也被用作量子计算机中的基本信息单位。
每次去测量量子量子比特时，它都会执行能级跳跃。归根到底，它们都是不可预测的，而这可能会导致量子计算出现问题。
耶鲁大学的物理学家Zlatko Minev说：“我们想知道是否有可能在量子跃迁之前得到预警。”
该团队设计了间接观察超导量子比特的实验，其中用到3部微波发生器在铝制的密封3D外壳内照射量子比特。
微波辐射在量子比特切换能级，而另一束微波辐射用来监测外壳。当量子比特处于基态时，微波束产生光子。突然缺失光子意味着量子比特即将跃入激发态。
结果表明，量子跃迁并不是一个间断式的跳级；不是按一下就变的开关，或许，更像是有滑动过程的操纵杆。
因此，完美定时的辐射脉冲可以在检测到量子跃迁后将其打回原形，使量子位回到基态；或者，对薛定谔的猫来说，可以使死亡(激发态)的猫咪死而复生(基态)。
仍然存在长期的不可预测性；如研究人员无法准确预测量子跃迁何时发生。可能在五分钟后，也可能是五个小时。
但是一旦跃迁开始，它总是遵循相同的路径。该团队观察到超过680万次量子跃迁，模式是一致的。
“原子的量子跃迁有点类似于火山喷发，”Minev说，“从长远来看，它们完全无法预测。
“尽管如此，通过正确的监控，我们可以预见到即将发生的灾难，并在灾难发生前采取行动。”
该研究发表在《自然》上。
本文译自 sciencealert，由 majer 编辑发布。