世界上最重的Schrödinger猫由肉眼可见的量子晶体制成

发布者：不是知青 2023-8-6 05:56

物理学家将蓝宝石晶体的一部分置于量子叠加态，使其成为显示量子效应的最重物体，这是对Erwin Schrödinger著名的猫实验的新尝试。

物理学家创造了世界上最重的Schrödinger猫，将量子世界的奇异行为带到比以往更大的尺度上。这个戏法是通过在沙粒大小的蓝宝石晶体中振动1亿亿个原子来实现的，当晶体同时在两个不同的方向上振荡时，创造了世界上最重的量子叠加。尽管这种晶体的重量只有16微克(1克的百万分之16)，但它比之前处于大尺度量子态的分子重数万亿倍，而且肉眼可见。

根据研究人员的说法，新的Schrödinger猫晶体的名字来自Erwin Schrödinger著名的思想实验，可以用来设计更强大的量子计算机，并揭示为什么量子效应在现实世界中看不到的背后的线索。他们的研究结果发表在4月20日的《科学》杂志上。

苏黎世联邦理工学院固态物理实验室的物理学教授、该研究的第一作者朱一文在一份声明中说:“当然，在实验室里，我们无法实现……用一只重达几公斤的真猫做实验。”但是“通过叠加晶体的两种振荡状态，我们有效地创造了一只重16微克的Schrödinger猫。”

在Schrödinger的思想实验中，通过想象一只猫和一个毒瓶一起被放在一个不透明的盒子里，这个盒子的释放机制由放射性衰变控制，这是一个完全随机的量子过程，来设想量子世界的奇怪规则。Schrödinger说，在打开盒子并观察到猫之前，量子力学的规则意味着这只不幸的猫应该存在于一种叠加状态中，同时是死的和活的。

由于大多数量子效应通常会在宏观尺度上退相干并消失，Schrödinger的类比旨在展示我们的世界和非常小的世界之间的根本区别。然而，在这两个领域之间并不存在硬性限制，这使得物理学家能够开始诱使复杂的、接近宏观尺度的物体表现出怪异的量子行为。为了实现这一点，物理学家将蓝宝石晶体的振动部分连接到超导电路上，以这样一种方式震动它，使它同时开始在两个方向的叠加中振动。

然后，为了证实他们确实创造了一只量子猫，研究人员测量了晶体两种振动状态的空间间隔。虽然这种振动在亚原子尺度上(在一米的十亿分之一的十亿分之一的距离上振动)，但它们与随机的热和量子振动明显不同——这只猫是真实的。在未来，Chu想要进一步增加Schrödinger猫晶体的质量，创造宏观量子物体，可以用来在量子计算机中更强大地存储信息，寻找引力波和暗物质，并弄清楚量子效应是如何在真实猫的尺度上消失的。

物理蓝宝石国创上头条

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