世界不思議

科學家創造史上最重的「薛丁格貓」晶體


「薛丁格的貓」輕巧總結了一個複雜量子現象,讓我們能想像這個看不見的量子世界多麼奇異。現在,科學家進一步創造出史上「最重」的薛丁格貓:一個 16 微克藍寶石晶體,經測量振盪後確認發現它們進入 2 種狀態的疊加態。

「薛丁格的貓」提出有隻貓被鎖在一個裝有放射性物質、計數器與毒藥的金屬盒子裡,如果計數器檢測到放射性原子衰變,就會促發機制打碎毒藥燒瓶使貓咪死亡,然而只有在我們打開盒子後才能確認貓咪的單一狀態,打開盒子前,貓咪處於一個可能死掉也可能活著的疊加態。

如果你能接受這項思想實驗,就能更稍微理解詭異的量子世界:粒子在量子尺度下以聽起來不可能的方式運行,比如粒子會同時存在於 2 種狀態的疊加態,甚至同時存在於多個位置。

究竟量子物理學與經典物理學的分界線在哪?

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為了尋找答案,瑞士蘇黎世聯邦理工學院團隊創造出迄今最重的「薛丁格貓」:相當於一粒細沙重量的藍寶石晶體,重 16 微克,像薛丁格貓一樣,晶體狀態與產生電場的超導電路(可以呈現邏輯狀態 0、1 或兩種狀態的疊加 0+1)有關,抖動晶體內振動 1 億個原子使其同時向 2 個方向移動,當晶體在振盪改變形狀時,一層壓電材料會產生電場且可以耦合到超導電路電場,於是本質上是一個量子位元的超導電路疊加態可以轉移到晶體。

最終結果表明,晶體可以同時在 2 個方向振盪:上/下和下/上,如貓的活或死狀態。

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雖然與真正的貓相差甚遠,但 16 微克已經是有史以來「最壯」的量子貓,新研究能讓我們更理解量子效應在宏觀世界消失的背後原因。至於兩個世界的真正界限?沒有人知道。

新論文發表在《科學》期刊。

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