薛定ding的猫再来一次

时间：2021-07-08 14:53:04 来源：

耶鲁大学的一个物理学家团队为Schrödinger的猫提供了第二个盒子供其玩耍，其结果可能有助于进一步寻求可靠的量子计算。

薛定ding的猫是一种著名的悖论，将量子物理学中的叠加概念应用于日常生活中遇到的物体。这个想法是将一只猫放在一个装有放射源和毒药的密闭盒子里，如果放射性物质的原子腐烂，就会触发这种毒药。量子物理学表明，这只猫既活着又死了（状态的叠加），直到有人打开盒子并以此改变量子状态。

这项假设实验由1935年量子力学的创始者之一设想，近年来在实验室中发现了生动的类比。科学家现在可以同时在两个截然不同的状态下放置由数百个粒子组成的光波包。每个状态对应于自然界中丰富的普通（古典）光形式。

一支耶鲁大学的科学家团队创造了一种更具异国情调的薛定ding猫状状态，这种状态已被提出进行了20多年的实验。这只猫一次在两个盒子里生活或死亡，这是薛定ding猫的想法与量子物理学的另一个中心概念的结合：纠缠。纠缠允许局部观察即时更改远处对象的状态。爱因斯坦曾经称其为“远距离的怪异动作”，在这种情况下，它允许猫的状态以不同的空间模式分布。

耶鲁大学的团队制造了一种设备，该设备由两个3D微波腔和一个附加的监视端口组成，所有这些端口均由超导人工原子连接。“猫”是由两个腔体内的封闭微波制成的。

“这只猫又大又聪明。耶鲁大学的博士后研究员，《科学》杂志上的一项研究的第一作者陈望说，它不会停留在一个盒子里，因为量子态是在两个空腔之间共享的，无法单独描述。“也可以采取另一种观点，在这里我们有两只小而简单的薛定cat猫，每只猫中有一只纠缠在一起。”

该研究在量子计算中也有潜在的应用。通过利用叠加和纠缠，量子计算机将能够比传统计算机更快地解决某些问题。然而，开发可靠的量子计算机的主要问题之一是如何在不干扰信息的情况下纠正错误。

“事实证明，“猫”状态是一种用于冗余存储量子信息的非常有效的方法，用于实施量子误差校正。在两盒中生成一只猫是迈向以错误校正的方式在两个量子位之间进行逻辑运算的第一步，合著者，耶鲁大学应用物理和物理学教授，耶鲁大学量子研究所所长罗伯特·斯科尔科普夫说。

Schoelkopf和他经常的合作者Michel Devoret和Steve Girvin在电路量子电动力学（cQED）领域开创了先河，为量子计算研究提供了最广泛使用的框架之一。耶鲁大学F.W. Devoret该论文的共同作者是Beinecke物理学教授以及耶鲁大学Eugene Higgins物理学和应用物理学教授Girvin。

该研究以cQED架构十多年的发展为基础。耶鲁大学的团队设计了各种新功能，包括圆柱形3D腔体，在超导电路中记录的量子信息存储时间超过1毫秒，以及一种测量系统，该系统以精确，无损的方式监控量子态的某些方面。Wang说：“我们在这里结合了很多最新技术。”

耶鲁大学应用物理系和物理系的其他合著者包括助理教授梁江；高级研究科学家Luigi Frunzio；博士后研究员Reinier Heeres和Nissim Ofek；研究生Yvonne Gao，Philip Reinhold，Kevin Chou，Christopher Axline，Matthew Reagor，Jacob Blumoff和Katrina Sliwa；以及耶鲁大学前研究员玛齐亚·米拉希米（Mazyar Mirrahimi）。

美国陆军研究办公室和空军科研办公室的多学科大学研究计划计划为这项研究提供了支持。

出版物：Chen Wang等，“一只活在两个盒子里的薛定ding猫”，《科学》，2016年5月27日：卷352，第6289期，第1087-1091页；和DOI：10.1126 / science.aaf2941

郑重声明：文章仅代表原作者观点，不代表本站立场；如有侵权、违规，可直接反馈本站，我们将会作修改或删除处理。