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世界上有很多有名的貓，但最神秘、最難以了解的貓莫過于既死又活的“薛定谔貓”。新一期美國《科學》雜志26日發表研究說，科學家在實驗中制造出一種狀态更加奇異的“薛定谔貓”，它同時存在于兩個箱子之中，這項成果朝研制實用可靠的量子計算機邁出了又一步。
根據量子力學理論，物質在微觀尺度上存在兩種完全相反狀态并存的奇特狀況，這被稱為有效的相幹疊加态。由大量微觀粒子組成的宏觀世界是否也遵循量子疊加原理？奧地利實體學家薛定谔為此在1935年提出著名的“薛定谔貓”佯謬。
“薛定谔貓”假設了這樣一種情況：将一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡，如果鐳發生衰變，會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會死；如果鐳不發生衰變，貓就存活。根據量子力學理論，鐳的衰變存在幾率，放射性的鐳處于衰變和沒有衰變兩種狀态的疊加，貓就理應處于死和活的疊加狀态，這就是所謂“薛定谔貓”。
既死又活的貓在現實世界是荒謬的，但随着量子力學的發展，科學家已經成功使多粒子構成的系統達到這種難以了解的量子“薛定谔貓”态。由于這些粒子都屬于同一種粒子，是以又被稱為單模式貓态。
《科學》雜志發表的新研究第一次給單模式貓态引入量子糾纏的元素。量子糾纏是量子力學的另一個基本概念，大意是相隔很遠的兩個系統可以瞬間互相影響，被愛因斯坦稱為“遠距離鬧鬼”。
論文第一作者、美國耶魯大學博士後王晨告訴新華社記者：“我們産生的量子态可以比作一隻‘薛定谔貓’跨越兩個箱子，或者說是首次實作一種雙模式貓态。這是一個20年前就有所展望但是至今終于得以圓滿（解決）的難題。”
具體而言，他們設計了兩個微波超導空腔，而“薛定谔貓”就是空腔内由幾十個光子組成的駐波。駐波是指兩個頻率相同的波在沿相反方向傳播時互相疊加而成的波。這兩個空腔内的光子雖然頻率不同，但跨空腔關聯，如同一隻“薛定谔貓”同時存在于兩個箱子中。
王晨說，這項成果的實際用途在于量子計算。未來的量子計算機可以比普通的計算機強大得多，但要實作有用的量子計算，量子糾錯能力必不可少，這是目前研制量子計算機的一個主要障礙，而雙模式貓态将有望為量子計算的運算過程加入量子糾錯。雙模式貓态還可對其他量子資訊技術有所幫助，如量子通信、量子精密測量等。
倫敦帝國學院實體教授myungshik kim指出，幾十年前就有人在一個微波空腔裡造出貓态，法
國實體學家serge haroche還借着這個拿到了諾貝爾獎。但把兩個空腔中的貓态關聯在一起能幫助光狀态的精确測量。
王晨所在的耶魯實驗室正在試圖将這種貓态運用到量子位元(qubit)中以加速量子計算機的發
展。目前量子計算機裡99%的計算被用在糾正自身錯誤之上。關聯量子位元的貓态可以幫助檢
查系統中的這些錯誤，節省量子計算所需的時間。
原文釋出時間為：2016-05-30
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