“薛定谔的猫”还不行，不过“薛定谔的细菌”已经差不多了

在薛定谔1935年的思想实验中，一只猫被锁在一个密封的盒子里，盒子里有一个小辐射源、盖革计数器、一把锤子和一小瓶毒药。资料来源:梭特斯托克/卡斯特利

清华大学和美国普渡大学的物理学家设计了一个实验，可以同时将生物置于两个不同的位置。

科学家的目标是将普通微生物置于不确定的叠加状态，这类似于薛定谔的猫处于“既死又活”的叠加状态。然而，他们只打算让细菌的位置处于不确定的状态，而不是像薛定谔的猫一样让细菌处于令人激动的“生死边缘”。

"把生物同时放在两个地方是多么酷啊！"美国普渡大学的物理学家李同章说:“在许多童话故事中，仙女可以同时处于两个位置，或者在两个位置之间瞬间移动，这个实验中描述的状态与此相似——尽管物体是微生物，而不是仙女。”他的团队与清华大学交叉信息研究所的尹合作完成了这项工作。

量子力学原理允许物体处于由两种不同状态同时形成的“叠加”状态。这一原理有助于构建能够同时解决多个问题的量子计算机。

埃尔温·薛定谔在1935年提出了著名的思想实验。在实验中，一只猫被锁在一个封闭的盒子里，还有一个小辐射源、盖革计数器、一把锤子和一小瓶毒药。如果放射源中的一个原子衰变，盖革计数器将触发该装置释放毒素，因此猫的状态与放射性物质的状态“纠缠”。由于原子的衰变无法预测，猫此时处于生与死的叠加状态。

“虽然这个想法引起了无数人的兴趣，但迄今为止还没有人认识到生物的量子叠加态，所以我们设计了一种直接的方法，把微生物放在两个空间状态的叠加态上，也就是说，微生物将同时位于两个地方。”李同章说:

"这将是人类第一次允许生物体实现量子叠加."他补充道。他们将研究的细节写在一篇论文中，并张贴在该论文的预印网站arXiv上。

这个由李同章和他的合作者设计的实验是基于科罗拉多大学的研究人员在2013年完成的一项工作，他们发现了一种将振动的铝膜叠加在一起的方法。“我们的计划是将微生物直接放在铝膜上。如果铝膜处于叠加状态，其上的微生物自然会处于叠加状态。总的原则是这样的，非常简单。”李同章说:

研究人员还设计了一个进一步的实验，用微生物内部的电子自旋来缠绕微生物的位置。“第二个实验的目标是使这个系统变得有用——它可以用来检测微生物中的DNA和蛋白质缺陷，并以单个电子自旋的精确度对微生物进行成像。”李同章说:

李同章等人希望把这个实验付诸实践，但是在这个领域处于领先地位的科学家有更好的实验条件，所以他希望和其他人合作。“如果量子电子学领域的顶尖团队能够专注于这个实验，我想我们可以在不到三年的时间里把一个活的微生物放到量子叠加态上。”他说。