薛定諤貓可以死而復活 新研究打破傳統量子理論認知

耶魯大學的新研究稱捕捉到量子躍遷狀態即將發生的時間點，如果即時行動，或許可以避免「薛定諤貓」出現死亡的結果。這份研究看起來完全打破了傳統量子理論的認知。

傳統理論稱量子躍遷是瞬間發生，這份研究卻能實時監控躍遷的過程，並在即將發生的時間點發出預警；傳統理論稱量子躍遷結果是隨機不可預測的，這份研究卻稱其結果具有「確定性」。

「薛定諤貓」（Schrodinger's cat）是一個用於描述量子疊加狀態的著名思想實驗。把一隻貓、一個裝有氰化氫毒氣的玻璃瓶和放射性物質放進封閉的盒子裏。當盒子內的監控器偵測到衰變粒子時，就會打破玻璃瓶釋放毒氣殺死這隻貓。根據量子力學的哥本哈根詮釋，在盒子打開之前，貓處於一種又活又死的疊加態。

傳統量子理論認為，打開盒子的事件，造成貓瞬間切換至隨機的活或者死的量子態。這份研究認為，這個過程並不是瞬間躍遷，它有個過程，只是非常快。耶魯大學的研究者設計的實驗首次探測到了量子躍遷即將發生之前的時間點。

研究公告說，「研究者們用3個微波發射器照射禁錮在鋁製空間的人造原子。微波輻射原子造成量子躍遷的整個過程都處於實時監控之中。當原子被微波激活失去光子的時候，就是量子躍遷即將發生的時間點，研究人員偵測到光子的缺失就發出量子躍遷即將發生的警報。」

研究者之一耶魯大學應用物理教授Michel Devoret說：「這不僅能捕捉躍遷，還能將其逆轉。」

「這是很重要的一點。」公告說，「雖然量子躍遷從長期來看是瞬時和隨機的，可逆意味著躍遷的過程具有部份確定性，不完全是隨機的。不論從任何狀態開始，躍遷總是以相同的、可預計的方式發生。」也就說盒子裏面的貓如果死了，可以逆轉到活的狀態。

「原子的量子躍遷可以比作火山噴發，」這份研究的主要作者Zlatko Minev說，「從長期來看是完全不可預測的，然而通過正確的監測方法，我們可以有把握地在災難即將發生的前夕發出警報，並在（災難）發生之前有所行動。」

對量子電腦具有重大意義

研究者們說這份研究對於量子電腦具有重大意義。Minev說，在量子電腦中當量子躍遷發生時，將導致計算錯誤。很多研究在尋找檢查和糾正這些錯誤的方法，這份研究提供了一個新的思路，也許可以在錯誤發生之前發現並阻止錯誤的發生。

這份研究6月3日發表在《自然》（Nature）雜誌網絡版上。◇

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