科学家首次实现同处两地的“薛定谔猫”

新华社华盛顿5月26日电(记者林)世界上有许多著名的猫，但最神秘和不可理解的猫是薛定谔猫，它既死又活。美国杂志《科学》26日发表了一项研究，称科学家们在实验中创造了一只处于更奇异状态的“薛定谔猫”，它同时存在于两个盒子中。这一成就是朝着开发实用可靠的量子计算机迈出的又一步。

根据量子力学理论，两种完全相反的状态在物质的微观尺度上共存，这被称为有效相干叠加态。由大量微观粒子组成的宏观世界也遵循量子叠加原理吗？奥地利物理学家薛定谔在1935年提出了著名的“薛定谔猫”悖论。

薛定谔猫假设一只猫被锁在一个装有少量镭和氰化物的密封容器中。如果镭衰变，它会触发器官打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死亡。如果镭不衰变，猫会活下来。根据量子力学理论，镭有可能衰变。如果放射性镭是衰变和非衰变状态的叠加，猫应该是死态和活态的叠加。这就是所谓的薛定谔猫。

在现实世界中，死猫和活猫都是荒谬的，但是随着量子力学的发展，科学家们已经成功地使多粒子系统达到了这种不可理解的量子“薛定谔猫”态。因为这些粒子属于同一种粒子，所以它们也被称为单模猫态。

发表在《科学》杂志上的一项新研究首次将量子纠缠引入单模猫态。量子纠缠是量子力学的另一个基本概念，其效果是两个相距甚远的系统可以瞬间相互影响。爱因斯坦称之为“长期困扰”。

该论文的第一作者、耶鲁大学博士后王晨告诉新华社:“我们产生的量子态可以比作穿过两个盒子的薛定谔猫，或者说这是第一次实现双模猫态。这是一个困难的问题，20年前就已经预料到了，但到目前为止已经成功解决了。”

具体来说，他们设计了两个微波超导腔，而薛定谔猫是由腔中几十个光子组成的驻波。驻波是指两个频率相同的波以相反的方向传播时相互叠加而成的波。尽管两个腔中光子的频率不同，但它们在腔中是相关的，就像两个盒子中都存在一只“薛定谔猫”。

王晨说，这项成果的实际应用在于量子计算。未来的量子计算机可以比普通计算机强大得多，但是量子纠错能力对于实现有用的量子计算是必不可少的，这是目前量子计算机发展的主要障碍，双模猫态有望将量子纠错加入到量子计算的计算过程中。双模猫态还可以帮助其他量子信息技术，如量子通信、量子精密测量等。(原标题:科学家首次在同一地点实现薛定谔猫量子双模猫态)