摘要：量子力学领域常与奇怪和反直觉的现象联系在一起，其中最具代表性之一的便是Schrödinger的猫。最近，中国科学技术大学的研究人员取得了重大突破，他们成功创造了一种可以持续分钟级别时间的Schrödinger猫态。

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量子力学领域常与奇怪和反直觉的现象联系在一起，其中最具代表性之一的便是Schrödinger的猫。最近，中国科学技术大学的研究人员取得了重大突破，他们成功创造了一种可以持续分钟级别时间的Schrödinger猫态。

Schrödinger的猫的概念

Schrödinger的猫是一个思想实验，旨在说明量子力学中的叠加态概念。在这个实验中，一只猫被放在一个盒子里，盒子里有一个量子粒子状态决定是否释放毒药的机制。在盒子被打开观察之前，猫处于一种既生又死的叠加态。这个悖论突显了量子态的特殊性质，即粒子在被测量之前可以同时存在于多种状态中。

创造Schrödinger猫态的挑战

在实验室环境中创造Schrödinger猫态是一个艰巨的任务，因为量子态非常脆弱，容易受到环境干扰。这些干扰（称为退相干）会导致量子态坍缩成经典态。因此，量子研究的主要目标之一是创造能够抵抗退相干的稳固量子态。

自旋5/2原子的分钟级Schrödinger猫态

团队通过使用173Yb原子（其核自旋为5/2）解决了这一挑战。实验过程通常从激光冷却一团原子开始，降低它们的热运动，为后续的操控做准备。然后，冷却后的原子被束缚在磁阱中，通过精确调制的激光脉冲进一步冷却和操控。通过施加一系列激光脉冲，研究人员可以诱导出两种不同自旋态的叠加，从而有效地产生薛定谔猫态。

关键创新点

非线性自旋旋转：研究人员通过使用非线性自旋旋转生成了Schrödinger猫态。这种方法利用原子自旋之间的相互作用来创造展示Schrödinger猫态特性的纠缠态。

去耦技术：团队利用去耦技术来保护Schrödinger猫态免受外界干扰。他们通过精心设计相互作用和环境，成功实现了长达1.4×10³秒的相干时间。这在量子态的背景下是一个显著的持续时间，标志着Schrödinger猫态的一个记录。

意义和应用

创造分钟级Schrödinger猫态对多个领域具有深远的影响：

量子计量学：这项研究为量子计量学开辟了新途径，精确测量物理量是关键。Schrödinger猫态的高相干时间允许更精确的测量，有可能达到Heisenberg极限。

量子计算：开发的技术可应用于量子计算，其中稳固的纠缠态对于纠错和实现实用的量子计算机至关重要。

基础物理学：理解和操控长寿命量子态提供了对量子力学基本性质的洞见，可能导致超出标准模型的粒子物理学发现。

新研究在利用量子力学的奇特性质进行实际应用方面代表了一个重大飞跃。他们创造了一种可以持续分钟级时间的Schrödinger猫态，不仅展示了长寿命量子态的可行性，还为未来量子技术的进步铺平了道路。这项工作突显了在量子领域推动可能界限的创新与精度的微妙平衡。

来源：白青科技论