最重“薛定諤的貓”出現(xiàn)，有望催生更大更穩(wěn)健量子比特

科學(xué)家迄今已設(shè)法讓原子或分子同時(shí)身處兩個(gè)位置——所謂“疊加”態(tài)，實(shí)現(xiàn)了“薛定諤的貓”效應(yīng)。在一項(xiàng)最新研究中，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）科學(xué)家讓一個(gè)“體重”為16微克（質(zhì)量為原子或分子的幾十億倍）的微小晶體處于兩個(gè)振蕩狀態(tài)的疊加態(tài)，創(chuàng)建了迄今最重“薛定諤的貓”。該研究刊發(fā)于20日出版的《科學(xué)》雜志，有望催生更大更穩(wěn)健的量子比特，并用于探測(cè)引力波或暗物質(zhì)等。

科學(xué)家創(chuàng)建迄今最重“薛定諤的貓”，這種“貓”可同時(shí)活著（上）和死去（下）。圖片來源：蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院

“薛定諤的貓”是奧地利著名物理學(xué)家埃德溫·薛定諤提出的一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)：將一只貓關(guān)在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器里。

鐳的衰變存在幾率，如果鐳發(fā)生衰變，會(huì)觸發(fā)機(jī)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(jù)量子力學(xué)理論，由于放射性的鐳處于衰變和沒有衰變兩種狀態(tài)的疊加，貓就處于死/活兩種狀態(tài)的疊加。這只既死又活的貓就是所謂的“薛定諤的貓”。

研究人員此次成功地使用振蕩晶體創(chuàng)造出了一種所謂的“薛定諤的貓”，其中振蕩晶體代表貓，一個(gè)超導(dǎo)電路代表量子比特。量子比特和“貓”之間的聯(lián)系不是計(jì)數(shù)器和毒藥，而是一層壓電材料，晶體在振蕩時(shí)會(huì)改變形狀，產(chǎn)生電場(chǎng)。該電場(chǎng)可與量子比特的電場(chǎng)耦合，量子比特的疊加態(tài)可轉(zhuǎn)移給晶體，晶體也因此可同時(shí)向上及向下振蕩，這個(gè)重達(dá)16微克處于疊加態(tài)的晶體，也因此成為迄今最重“薛定諤的貓”。

研究團(tuán)隊(duì)希望進(jìn)一步提高“薛定諤的貓”的質(zhì)量限制，以更好地理解量子效應(yīng)在真實(shí)宏觀世界未被探測(cè)到的原因。此外，最新研究有望催生更大、更穩(wěn)健的量子比特。而且，處于疊加狀態(tài)的大質(zhì)量物體對(duì)外部噪聲極端敏感，也可用于精確測(cè)量引力波等微小擾動(dòng)或探測(cè)暗物質(zhì)。