中国科大成功实现世界上最大的"薛定谔猫"态

在宏观世界里，同一只猫在同一个瞬间里不可能既是死的又是活的，但是在量子世界，科学家们不仅发现一颗微观的粒子可以同时呈现出相反的状态，甚至可以在实验条件下利用越来越多的粒子来制造出这种奇特的状态。在这项前沿研究上，中国科学技术大学的研究者将参与实验的粒子成功发展到了１０个，创造了新的世界纪录。

　　在量子微观领域，同一个铍离子，可以在第一个空间位置上处于自旋向上的状态，并同时以自旋向下状态出现在第二个空间位置上。这两个状态相距遥远，就好比一个通灵大师同时在纽约和喜马拉雅山现身，却做着完全不同的事情。这种同一个粒子同时存在两种完全相反状态并存的奇特状况，被称为有效的相干叠加态。

　　在物质的微观世界是如此，由大量微观粒子组成的宏观世界是否也遵循量子叠加原理？量子力学的奠基人之一薛定谔为此在１９３５年提出著名的“薛定谔猫”佯谬。“薛定谔猫”佯谬假设了这样一种情况：将一只猫关在装有少量放射性原子和毒药的密闭容器里。放射性原子的衰变存在几率，如果发生衰变，会触发机关打碎装有毒药的瓶子，猫就会死；如果不发生衰变，猫就存活。根据量子力学理论，由于放射性原子处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。

　　既死又活的猫在现实世界是荒谬的，但随着量子力学的发展，科学家已先后通过各种方案获得了宏观量子叠加态，并力图使更多粒子构成的系统达到这种状态并保存更长时间。此前，美国和奥地利科学家分别宣布实现了６个和８个离子的“薛定谔猫”态，并且一直保持着这个记录。

　　２００４年，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部的研究人员曾在国际上首次成功实现５光子的“薛定谔猫”态。最近，该实验小组通过探索，实现了由５个光子极化状态和空间状态相干叠加形成的１０个量子比特的“薛定谔猫”态，并在此基础上演示了“薛定谔猫”态在超精细位相测量方向的应用。

　　该项研究成果已经发表在今年５月出版的国际权威杂志《自然•物理》上。审稿人认为，这是一个“实验杰作，在光学量子计算和量子度量学方面有着重要的意义”。

薛定谔猫的概念
　　
对于斯蒂芬·霍金来说，作为牛顿在剑桥卢卡逊教席的继承人、爱因斯坦之后的物理学界盟主，如果物理学上还有什么事件让他烦恼的话，那是薛定谔的猫。“——谁敢跟我提起薛定谔那只该死的猫，我就去拿枪！”
　　
薛定谔猫是关于量子理论的一个理想实验。
　　　
实验内容：这只猫十分可怜，它被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出α粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。这个残忍的装置由薛定谔所设计，所以此猫便叫做薛定谔的猫。

薛定谔的倒霉猫
　　
"薛定谔猫"的提出： 薛定谔在１９３５年发表了一篇论文，题为《量子力学的现状》，在论文的第５节，薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验：哥本哈根派说，没有测量之前，一个粒子的状态模糊不清，处于各种可能性的混合叠加。比如一个放射性原子，它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察，它便处于衰变／不衰变的叠加状态中，只有确实地测量了，它才会随机的选择一种状态而出现。那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。现在薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置，每当原子衰变而放出一个中子，它就激发一连串连锁反应，最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶，而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显：如果原子衰变了，那么毒气瓶就被打破，猫就被毒死。要是原子没有衰变，那么猫就好好地活着。
　　　
自然的推论：当它们都被锁在箱子里时，因为我们没有观察，所以那个原子处在衰变／不衰变的叠加状态。因为原子的状态不确定，所以猫的状态也不确定，只有当我们打开箱子察看，事情才最终定论：要么猫躺在箱子里死掉了，要么它活蹦乱跳地“喵呜”直叫。问题是，当我们没有打开箱子之前，这只猫处在什么状态？似乎唯一的可能就是，它和我们的原子一样处在叠加态，这只猫当时陷于一种死／活的混合。
　　
一只猫同时又是死的又是活的？它处在不死不活的叠加态？这未免和常识太过冲突，同时在生物学角度来讲也是奇谈怪论。如果打开箱子出来一只活猫，那么要是它能说话，它会不会描述那种死／活叠加的奇异感受？恐怕不太可能。 换言之，薛定谔猫概念的提出是为了解决爱因斯坦的相对论所带来的祖母悖论，即平行宇宙之说。

薛定谔猫态
　　
美国科学家宣布，他们成功让６个铍离子系统实现了自旋方向完全相反的宏观量子叠加态，也就是量子力学理论中的“薛定谔猫”态。
　　
根据量子力学理论，物质在微观尺度上存在两种完全相反状态并存的奇特状况，这被称为有效的相干叠加态。由大量微观粒子组成的宏观世界是否也遵循量子叠加原理？奥地利物理学家薛定谔为此在１９３５年提出著名的“薛定谔猫”佯谬。
　　
“薛定谔猫”佯谬假设了这样一种情况：将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率，如果镭发生衰变，会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死；如果镭不发生衰变，猫就存活。根据量子力学理论，由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。
　　
显然，既死又活的猫是荒谬的。薛定谔想要借此阐述的物理问题是：宏观世界是否也遵从适用于微观尺度的量子叠加原理。“薛定谔猫”佯谬巧妙地把微观放射源和宏观的猫联系起来，旨在否定宏观世界存在量子叠加态。然而随着量子力学的发展，科学家已先后通过各种方案获得了宏观量子叠加态。此前，科学家最多使４个离子或５个光子达到“薛定谔猫”态。但如何使更多粒子构成的系统达到这种状态并保存更长时间，已成为实验物理学的一大挑战。
　　
美国国家标准和技术研究所的莱布弗里特等人在最新一期《自然》杂志上称，他们已实现拥有粒子较多而且持续时间最长的“薛定谔猫”态。实验中，研究人员将铍离子每隔若干微米“固定”在电磁场阱中，然后用激光使铍离子冷却到接近绝对零度，并分三步操纵这些离子的运动。为了让尽可能多的粒子在尽可能长的时间里实现“薛定谔猫”态，研究人员一方面提高激光的冷却效率，另一方面使电磁场阱尽可能多地吸收离子振动发出的热量。最终，他们使６个铍离子在５０微秒内同时顺时针自旋和逆时针自旋，实现了两种相反量子态的等量叠加纠缠，也就是“薛定谔猫”态。
　　
奥地利因斯布鲁克大学的研究人员也在同期《自然》杂志上报告说，他们在８个离子的系统中实现了“薛定谔猫”态，但维持时间稍短。
　　
科学家称，“薛定谔猫”态不仅具有理论研究意义，也有实际应用的潜力。比如，多粒子的“薛定谔猫”态系统可以作为未来高容错量子计算机的核心部件，也可以用来制造极其灵敏的传感器以及原子钟、干涉仪等精密测量装备。

看错了。看成薛帕德了。指挥官薛帕德……LOL

中科大，终于雄了一回~~~~

这个实验可以证明决定论成立或不成立么。。。

2种状态同时存在，呃，理解不了
让人想起平行宇宙

两种状态  同时存在啊   话说难道是我太传统了吗  为啥想到 太极呢

谁敢跟我提起薛定谔那只该死的猫，我就去拿枪！～～