1935年,，物理學(xué)家薛定諤設(shè)想了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了一個(gè)奇怪的量子物理學(xué)現(xiàn)象：量子物理的疊加態(tài),，以及量子物理的不可預(yù)測(cè)性,。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)就是著名的“薛定諤的貓”。從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始往后的80多年來(lái),，實(shí)驗(yàn)揭示出的意義基本上是目前量子力學(xué)的基礎(chǔ),。不過(guò)，最近耶魯大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)表了一篇研究報(bào)告,，研究結(jié)果基本上推翻了薛定諤的貓的實(shí)驗(yàn)中的核心假設(shè)前提——而該研究的重要意義在于,，它可以幫助各位研究者們?cè)谖磥?lái)開(kāi)發(fā)出量子計(jì)算機(jī)來(lái)。

首先我們來(lái)聊聊虐貓狂人薛定諤,。

薛定諤的貓可能是歷史上存在過(guò)的最著名的沒(méi)有生,、也沒(méi)有死的貓了?；旧咸鋈缌四?。

在思想實(shí)驗(yàn)中，薛定諤設(shè)想把一只貓關(guān)在一個(gè)四面封閉的箱子里,，箱子里還有一小盒放射性物質(zhì),。箱子將會(huì)被密閉整整一小時(shí)，在這一小時(shí)中,，放射性物質(zhì)有可能會(huì),、也有可能不會(huì)衰變。不過(guò),，如果放射性物質(zhì)衰變了,，那么它釋放出的原子將會(huì)使箱子里已經(jīng)存在的有毒物質(zhì)釋放毒氣，然后殺死那只貓,。

那么,，這個(gè)虐貓實(shí)驗(yàn)怎樣解釋了量子物理學(xué)呢？首先是它的不確定性,。在箱子密閉的這一小時(shí)中,，你沒(méi)辦法知道貓到底是死了，還是沒(méi)有,。因此,，理論上來(lái)說(shuō)，它又生,，又死——直到有人打開(kāi)箱子,，然而直接觀察貓的狀態(tài)。

這就是量子力學(xué)中所謂的疊加態(tài)：一個(gè)量子系統(tǒng)可以同時(shí)存在兩種狀態(tài)，而一旦被觀察,，這個(gè)隨機(jī)的狀態(tài)就會(huì)迅速地“跳”往其中一種狀態(tài),。

想要預(yù)測(cè)這個(gè)量子系統(tǒng)何時(shí)會(huì)從一個(gè)狀態(tài)躍遷另一個(gè)狀態(tài)是不可能的——或者至少以前的專(zhuān)家們都是這么認(rèn)為的，不過(guò)這個(gè)觀點(diǎn)隨著耶魯?shù)难芯空邆冊(cè)凇蹲匀弧冯s志上公布他們的研究成果終結(jié),。耶魯?shù)目茖W(xué)家們說(shuō),，在量子躍遷之前，還會(huì)有一個(gè)稍早的警告系統(tǒng),，來(lái)報(bào)告躍遷現(xiàn)象即將發(fā)生。

通過(guò)使用三種微波發(fā)生器,、一個(gè)鋁制空洞,、一個(gè)超導(dǎo)人造原子，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)他們可以預(yù)測(cè)出這個(gè)原子何時(shí)可以進(jìn)行躍遷——他們需要做的是觀測(cè)某個(gè)特殊的光子從原子中溢出的現(xiàn)象,。

“盡管我們觀察了整個(gè)過(guò)程,，但研究表明，實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的美麗現(xiàn)象和之后發(fā)生的量子躍遷存在著連續(xù)性,，更關(guān)鍵的一點(diǎn)在于,，我們不僅能觀測(cè)到躍遷現(xiàn)象，甚至還能反轉(zhuǎn)它,?！毖芯空進(jìn)ichel Devoret和Zlatko Minev說(shuō)道。

研究中提到的反轉(zhuǎn)量子躍遷的這個(gè)功能,，將會(huì)在未來(lái)幫助人們開(kāi)發(fā)出量子計(jì)算機(jī)來(lái),。

量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的量子信息的基礎(chǔ)單元是量子比特。量子比特和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的比特類(lèi)似,，但它也有不同之處,。比特通常是由1和0組成的，但量子比特則可以同時(shí)存在兩種狀態(tài),。

量子計(jì)算系統(tǒng)在進(jìn)行計(jì)算時(shí),，量子比特由于其特性，時(shí)常會(huì)發(fā)生計(jì)算錯(cuò)誤,，而如果研究者們能夠預(yù)測(cè)到量子比特發(fā)生的變化,，那他們就能夠更加迅速地糾正可能會(huì)發(fā)生的錯(cuò)誤，并且管理量子數(shù)據(jù)——這樣一來(lái),，開(kāi)發(fā)量子計(jì)算機(jī)的難度也將會(huì)變得沒(méi)那么難了,。

Minev說(shuō)：“原子量子躍遷有點(diǎn)類(lèi)似是火山爆發(fā)，長(zhǎng)期來(lái)看它完全無(wú)法預(yù)測(cè),。盡管如此,，如果有正確的檢測(cè)系統(tǒng)，我們可以在一些嚴(yán)重的后果發(fā)生之前提前預(yù)測(cè)，并且提前行動(dòng),?！?/p>

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