科學(xué)家嘗試“繁殖”薛定諤貓：逼近量子世界極限

科學(xué)家們近日表示，他們可能找到了一種方法，能夠讓“薛定諤的貓”進(jìn)行繁殖，從而有朝一日連接起量子世界與現(xiàn)實(shí)世界之間的橋梁。

薛定諤的貓是一項(xiàng)著名思想實(shí)驗(yàn)中的一只假想中存在的貓，它可以同時(shí)處于生存或者死亡的狀態(tài)，這在量子理論中被稱為狀態(tài)的“疊加”。

但這畢竟只是一個(gè)幫助理解的比方，量子理論的一些效應(yīng)是否真的能夠?qū)暧^物體產(chǎn)生作用呢？這一點(diǎn)仍然存在爭(zhēng)議。

最近，物理學(xué)家們就設(shè)計(jì)了一種新的實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)對(duì)處于經(jīng)典狀態(tài)的兩束光線進(jìn)行調(diào)制，以產(chǎn)生“放大版”的薛定諤貓，并以此探尋量子世界與經(jīng)典宏觀世界之間的邊界（如果這樣一個(gè)邊界存在的話）。

亞歷山大·洛沃斯基（Alexander Lvovsky）是加拿大高等研究院（CIFAR）量子信息科學(xué)研究員，他說(shuō)：“物理學(xué)中的一項(xiàng)基本問(wèn)題就是量子世界與經(jīng)典世界之間的邊界。如果條件合適，量子現(xiàn)象能夠在宏觀物體上被觀察到嗎？對(duì)于這樣一個(gè)問(wèn)題，理論沒(méi)有給出回答，或許根本就沒(méi)有這樣一個(gè)邊界，我們所需要的就是一個(gè)能夠找到這個(gè)問(wèn)題答案的合適工具?！?/p>

在近期開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)中，研究人員將物理學(xué)上近似的“薛定諤的貓”進(jìn)行“繁殖“。講的更具體一些，那就是科學(xué)家們將兩束連續(xù)光束進(jìn)行了疊加，這兩束光的電磁場(chǎng)方向完全相反。

根據(jù)10多年前由澳大利亞研究人員所提出的一項(xiàng)設(shè)想，研究組嘗試基于這些光波狀態(tài)不斷培育更高振幅的光波“貓”。

相關(guān)研究的合作者，英國(guó)卡爾加里大學(xué)研究生阿納斯塔西亞·普什基納（Anastasia Pushkina）表示：“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，我們利用光波分束器讓這兩只‘貓’發(fā)生干涉。這樣就能在分束器的兩個(gè)輸出終端上得到相互糾纏的疊加態(tài)。在其中一個(gè)分束器輸出終端上，我們安裝一臺(tái)探測(cè)裝置。如果我們的探測(cè)器能夠檢測(cè)到一個(gè)正反饋信號(hào)，這就意味著一只‘貓’誕生了，且其能量是初始狀態(tài)的兩倍?！?/p>

通過(guò)這種方式，研究人員將兩個(gè)振幅1.15，處于“負(fù)壓縮”狀態(tài)的“貓”合成了一只振幅1.85的正壓縮狀態(tài)的，能量更高的貓。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究組成功獲得了數(shù)以千計(jì)的這種“貓”。研究人員表示，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于未來(lái)量子通訊技術(shù)，隱形傳態(tài)和密碼學(xué)產(chǎn)生影響。

相關(guān)研究論文的第一作者，來(lái)自俄羅斯量子研究中心和莫斯科國(guó)立師范大學(xué)的研究生德米特·塞切夫（Demid Sychev）指出：“非常關(guān)鍵的一點(diǎn)在于該實(shí)驗(yàn)流程能夠被不斷重復(fù)：之前你‘新’制造出來(lái)的‘貓’還可以繼續(xù)被輸入分束器再次疊加，從而再次提升能量等級(jí)。用這樣的方法，理論上你就有可能不斷推進(jìn)量子世界的邊界，并逐漸逼近量子世界的極限。