16.2微克：在实验里实现的最重的“薛定谔猫”

薛定谔的猫——著名的物理学思想实验，用来展示量子力学中的一个奇异现象：相干态。

简单地说，就是一个物理系统在被观测之前，可以同时处于多种可能的状态，而观测的行为会让它坍缩到其中一个确定的状态。

薛定谔用一个装有猫、毒药和放射性物质的盒子来举例。如果放射性物质衰变，就会触发毒药，杀死猫。如果没有衰变，猫就会活着。在打开盒子之前，我们无法知道猫的命运，所以按照量子力学的理论，猫既是活着又是死了，处于两种状态的叠加。只有当我们打开盒子，观测猫的状态时，猫才会确定其活着或者死了的明确结果。

这个实验听起来很荒谬，甚至连薛定谔本人都不相信这样的事情真的会发生——它被用于显示微观的量子力学定律与人类日常的宏观经验之间的矛盾，尤其是把微观法则与宏观现象联系到一起之后。

但是，在过去的几十年里，科学家们已经用各种方法证明了相干态的存在，并且把它应用到了量子计算、量子通信等领域。

最近，一群瑞士的物理学家又创造了一个新的纪录：他们让一个重达16.2微克(比一粒沙子还轻)的晶体振动器处于两个不同位置的相干态，并且持续了30秒。这是迄今为止最重的“薛定谔猫”。

他们是怎么做到的呢？他们利用了一种叫做超导电路的装置，它可以在极低温度下产生量子效应，并且和晶体振动器相耦合。通过调节超导电路中电流和电压的变化，他们可以让晶体振动器在同频率但相位相反态上振动，并且把这两种振动状态叠加起来。这就相当于让晶体振动器同时处于两个不同位置，就像薛定谔的猫一样。

这项实验有什么意义呢？

首先，它展示了量子力学在更大尺度上的适用性和可控性。虽然晶体振动器还远远达不到我们日常生活中能看到的大小，但它已经比以前实验中使用的原子或分子大了很多。我们想知道量子力学与经典物理之间是否存在一个以规格大小划分的国界线——在国界线两侧的世界里，分别由不同的物理规律支配。如果不存在这种国界线，那么为什么我们没有在日常现象里看到各种量子效应呢？

其次，它为未来更复杂和更强大的量子技术提供了可能性和启发。例如，如果能够让更多更重的物体处于相干态，并且让它们之间产生量子纠缠(一种神奇的联系)，那么就可以实现更高效和更安全的量子计算和量子通信。

这是一个非常有趣和有价值的实验，它让我们对量子力学有了更深入和更直观的理解，也让我们对未来量子技术有了更多期待和想象。期待着有一天，我们能够真正地看到一个“薛定谔的猫”，或者更大更重的物体处于相干态，那将是一个令人震惊和惊叹的时刻。

将可能变成现实意味着什么，这在粒子物理学中仍然是一个谜，那就像薛定谔梦想着一只既死又活的猫一样的荒谬和令人费解。

这项研究发表在Science上。

https://www.sciencealert.com/physicists-set-new-quantum-record-with-heaviest-schrdinger-cat-yet