薛定谔的猫，竟然活了23.3333······分钟

通往更高维度的大门，打开了一条缝隙

原标题：薛定谔的猫，竟然活了23.3333······分钟
文章来源：量子学派
内容字数：8063字

薛定谔的猫：从几秒到23分钟的奇迹

本文介绍了中国科学技术大学科研团队在量子力学领域取得的重大突破：将薛定谔猫的叠加态维持时间延长至23分钟，这标志着人类对量子世界的理解又迈进了一大步。

1.薛定谔的猫的由来

薛定谔为了论证其波函数理论的诡异之处，提出了著名的“薛定谔的猫”思想实验。该实验将一只猫置于一个密闭盒子里，其生死取决于盒内放射性物质是否衰变。这使得猫处于“既死又活”的叠加态，直观地展现了微观量子世界的非经典特性，并引发了对量子力学诠释的广泛讨论。

2.薛定谔的猫为何短命？

薛定谔的猫之所以“短命”，是因为量子退相干效应。环境中的干扰（如热噪声、振动等）会破坏量子叠加态，导致猫的叠加态“坍缩”为死或活的确定态。维持量子系统的相干性对量子计算、量子通信和量子传感等领域至关重要。

3.23分钟的突破：中国科学家的贡献

中科大团队利用激光冷原子技术，制备出基于自旋的薛定谔猫态，并通过以下关键技术手段将猫的叠加态维持时间延长至1.4(1) ×10³秒（约23分钟）：

1. 构建退相干子空间，使猫态对环境噪声免疫。
2. 利用非线性自旋旋转，高效生成量子叠加态。
3. 采用“魔术波长”光学晶格，减轻光移带来的退相干。
4. 利用长时间的拉姆塞干涉测量，验证相干时间。

这项研究利用了镱-173原子高自旋特性，实现了对自旋-F系统的高效操控，为原子磁力计、量子信息纠错以及探索新物理等开辟了新途径。

4.量子科学新的里程碑？

该研究成果被认为是量子科学领域的一个重要里程碑。它不仅延长了薛定谔猫态的寿命，更重要的是展示了在实际应用中维持量子相干性的新方法。这项研究的创新点在于巧妙地利用了退相干子空间、高维希尔伯特空间和高效的非线性操作，为未来量子计算、量子传感等领域的发展奠定了坚实的基础。

5.走向更高维度的世界

薛定谔的猫作为连接微观与宏观世界的桥梁，其寿命的延长象征着人类对量子世界探索的深入。这项研究成果不仅具有重要的科学意义，也为未来量子技术的应用提供了新的可能性，最终将推动人类对更高维度世界的探索。

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