物理學家終於“培養出”薛定諤貓,能揭開量子世界的極限!

物理 薛定諤 加拿大 科學 火星一號 2017-05-05

物理學家終於“培養出”薛定諤貓,能揭開量子世界的極限!

在埃爾溫•薛定諤的著名思維實驗中,那隻假想的貓處於一種既活著又死亡的生死疊加態,這是一種古怪的量子現象。八十多年後的現在,物理學家通過“飼養”薛定諤的貓,終於找到了一種方法來進行這項實驗,為量子世界與可見世界或古典世界之間架起一座橋樑。

但是,這種效應是否能轉化為較大的物體長期以來一直是一個謎。現在,物理學家已經能通過放大一對光狀態來產生“放大的”貓,這能助於揭示量子世界的極限。

該研究作者、來自加拿大高等研究院量子信息科學的物理學家Alexander Lvovsky表示,物理學的根本問題之一是量子世界與古典世界之間的界限。

物理學家終於“培養出”薛定諤貓,能揭開量子世界的極限!

在理想條件下,量子現象能在宏觀物體中觀察到嗎?當前理論沒有回答這個問題——也許沒有這樣的界限。物理學家需要的是一個能夠探測它的工具。

在這項突破性的新實驗中,研究人員“培育”了薛定諤貓的物理模擬。在這種情況下,這是兩個相干光波的疊加,其中電磁波場同時指向相反的方向。

基於澳大利亞物理學家於十年前首先提出的想法,該研究團隊引發了這些疊加態,來創造更高振幅的光學“貓”。

實質上,研究人員在分束器上引發兩隻“貓”的干涉,這會導致在該分束器的兩個輸出通道中產生一種量子糾纏態。物理學家在其中一個通道中放置了一個特殊的檢測器。

物理學家終於“培養出”薛定諤貓,能揭開量子世界的極限!

如果這個檢測器顯示出一定的結果,那麼“貓”就會出現在第二個輸出端,其能量大於初始的兩倍。通過這樣的方法,研究人員成功地把一對振幅為1.15的負 “薛定諤貓”轉換為單個振幅為1.85的正“薛定諤貓”。

在實驗過程中,研究人員產生了數以千計的這種放大“貓”。根據物理學家,這項實驗對未來在量子通信、傳送和加密方面的研究產生影響。

該研究團隊表示,重要的是這個過程可以重複:新的“貓”可以反過來疊加在分束器上,產生更高的能量。因此,這有可能一步一步地推動量子世界的界限,並最終理解它是否有極限。

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