物理学家创造从来在量子技术突破中最热的薛定谔猫

By Ben Turner published 19 hours ago

Quantum Physics

物理学家在比以往任何时候更热的温度下复制了著名的薛定谔的猫实验。这一突破是朝向能够在正常温度下工作的量子计算机迈出的微小但重要的一步。

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一只猫的数字增强照片。(Image credit: Alamy)

物理学家们已经在异常热的温度下创造了一个薛定谔的猫态，这可能是朝向发展实用量子计算机的重要一步。

薛定谔的猫态同时的存在于两个不同的量子态中，它们从欧文·薛定谔的著名的一只既同时的活着又死的猫思想实验取它们的名字。

然而取得这些状态量子对象通常不得不被冷却到它们的基态，这些基态刚好存在在超过绝对零度（零下459.67华氏度或零下273.15摄氏度）一个小分数之上或零下273.15 摄氏度。

但现在一组科学家已经证明，在比以前显著更温暖的温度下一个量子超位状态能被取得。研究人员于4月4日在《科学进展》杂志上发表了他们的发现。

研究的合著者、奥地利因斯布鲁克大学的物理学家格哈德·基尔奇迈尔在一份声明中说，“薛定谔在他的思想实验中也假定一只活着的既“热”的猫。我们要知道如果我们不从“冷的”基态开始是否这些量子效应也能被产生”。

在薛定谔的思想实验中，诡异的量子世界的规则被想象一只猫被放在了一个不透明的有一个毒瓶它的释放机制被放射性衰变控制的盒子内憧憬，一个完全的随机的量子过程。薛定谔说，直到盒子被打开和猫被观察为止，量子力学的规则意味着不幸的猫应该在一个超位状态中存在，同时的死着和活着。

因为大多数量子效应典型的在更大的尺度上去相干并消失，薛定谔的类比被意味来证明我们的世界和非常小的世界之间的根本差异。

通常，这种量子态只能被在极低的温度下取得。这意味着在量子计算机内发现的量子比特（量子位）不得不被保持在极冷的低温恒温器内，以便它们不会去相干并丧失它们的信息。

然而，在量子领域和我们的存在之间并没有硬的限制，物理学家们过去已经成功诱使更大的物体成显示诡异的量子行为。.

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记住这个，这项新研究背后的物理学家在一个微波谐振器中放置了一个量子比特。在一些仔细的调整后，他们促动这个量子比特在1.8开尔文（负456.43华氏度或负271.35度）下成一种超位状态。这仍然是一个非常冷的温度，但它比腔内的环境温度更热60倍。

研究的合著者巴塞罗那光子科学研究所的博士生托马斯·阿格列乌斯在声明中说，“当我们第一次告诉我们的同事我们的研究结果时他们的许多都很惊讶，因为我们通常认为温度为某种破坏量子效应的东西。我们的测量证实量子干涉甚至在高温度能够坚持”。

虽然对有一个立即的实际影响可能的太增量，但科学家们的发现有一天可能把量子计算从将计算机存储在极其寒冷的环境中解放——特别的如果研究人员能够继续提高超位能被取得的温度的话。

基尔克梅尔说，“我们的工作揭示甚至在更不理想、更温暖的环境中来观测和使用量子现象是可能的。如果我们能在一个系统中创造必要的相互作用，温度最终不要紧”。

https://www.livescience.com/physics-mathematics/quantum-physics/physicists-create-hottest-schrodingers-cat-ever-in-quantum-technology-breakthrough