薛定諤的貓，竟然活了23.3333······分鐘

通往更高維度的大門，打開了一條縫隙

原標題：薛定諤的貓，竟然活了23.3333······分鐘
文章來源：量子學派
內容字數：8063字

薛定諤的貓：從幾秒到23分鐘的奇跡

本文介紹了中國科學技術大學科研團隊在量子力學領域取得的重大突破：將薛定諤貓的疊加態維持時間延長至23分鐘，這標志著人類對量子世界的理解又邁進了一大步。

1.薛定諤的貓的由來

薛定諤為了論證其波函數理論的詭異之處，提出了著名的“薛定諤的貓”思想實驗。該實驗將一只貓置于一個密閉盒子里，其生死取決于盒內放射性物質是否衰變。這使得貓處于“既死又活”的疊加態，直觀地展現了微觀量子世界的非經典特性，并引發了對量子力學詮釋的廣泛討論。

2.薛定諤的貓為何短命？

薛定諤的貓之所以“短命”，是因為量子退相干效應。環境中的干擾（如熱噪聲、振動等）會破壞量子疊加態，導致貓的疊加態“坍縮”為死或活的確定態。維持量子系統的相干性對量子計算、量子通信和量子傳感等領域至關重要。

3.23分鐘的突破：中國科學家的貢獻

中科大團隊利用激光冷原子技術，制備出基于自旋的薛定諤貓態，并通過以下關鍵技術手段將貓的疊加態維持時間延長至1.4(1) ×103秒（約23分鐘）：

1. 構建退相干子空間，使貓態對環境噪聲免疫。
2. 利用非線性自旋旋轉，高效生成量子疊加態。
3. 采用“魔術波長”光學晶格，減輕光移帶來的退相干。
4. 利用長時間的拉姆塞干涉測量，驗證相干時間。

這項研究利用了鐿-173原子高自旋特性，實現了對自旋-F系統的高效操控，為原子磁力計、量子信息糾錯以及探索新物理等開辟了新途徑。

4.量子科學新的里程碑？

該研究成果被認為是量子科學領域的一個重要里程碑。它不僅延長了薛定諤貓態的壽命，更重要的是展示了在實際應用中維持量子相干性的新方法。這項研究的創新點在于巧妙地利用了退相干子空間、高維希爾伯特空間和高效的非線性操作，為未來量子計算、量子傳感等領域的發展奠定了堅實的基礎。

5.走向更高維度的世界

薛定諤的貓作為連接微觀與宏觀世界的橋梁，其壽命的延長象征著人類對量子世界探索的深入。這項研究成果不僅具有重要的科學意義，也為未來量子技術的應用提供了新的可能性，最終將推動人類對更高維度世界的探索。

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作者簡介：專注于科普（數理哲）的教育平臺，“典贊·2019科普中國”十大科普自媒體