測量與量子—經典邊界

宏觀疊加

宏觀疊加,是把疊加遠遠拉伸到單個原子的領域之外,直至大到我們或許能憑裸露的想像力一窺量子怪誕的物體。薛丁格那隻又死又活的貓是漫畫版;實驗室裡真實的版本要謙遜得多,卻依然非凡——由數百個原子構成的分子穿過干涉光柵、在一個迴路中同時雙向流動的超電流、被置入兩種運動疊加的微小振動鼓膜。為向那個最初的思想實驗致敬,這些有時被稱作「貓態」。

製造並維持這樣的狀態極其困難,恰恰是因為退相干。物體越大、越溫暖,它就越猛烈地把「走哪條路」的資訊洩漏進環境,幾乎在疊加被造出來的同時就將這精巧的疊加坍塌掉。因此,這一領域的每一次進展,都是隔離、降溫與速度的壯舉:實驗者必須趕在環境察覺發生了什麼之前,完成他們的干涉。

這些實驗之所以重要,是因為它們直接探究量子力學若真會失效、究竟會在何處失效。迄今為止,這套理論通過了每一項檢驗,疊加在越來越大的系統中被證實,且沒有任何根本性尺寸上限的跡象。某些提出的理論預言,在某個尺度上應當出現真正的、不可約的坍縮;把宏觀疊加推向更大的質量,是為數不多的幾種途徑之一——讓人能用實驗去檢驗這類想法,而不只是空談爭論。

|Ψ⟩ = (|A⟩ + |B⟩)/√2 with A, B macroscopically distinct

兩種宏觀上截然不同的構型被維持在疊加之中——脆弱,並迅速被退相干摧毀。

迄今實驗室裡的「貓態」涉及的是大分子、超電流或微機械物體——令人印象深刻,但遠不及真正的貓。還沒有任何實驗找到疊加真正失效的尺寸。

又稱
macroscopic quantum superpositioncat state猫态宏觀量子疊加