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量子物理大突破!「熱貓態」改寫量子疊加規則

科學家最近完成一項顛覆傳統認知的量子實驗——他們成功在「熱激發態」而非超冷基態下,創造出薛丁格的貓量子疊加態。這項研究使用超導量子位元裝置,證實即使在較高溫度下,量子疊加現象依然存在,徹底推翻「熱量會破壞量子效應」的長期假設。

薛丁格貓態是量子物理學中令人驚嘆的特性,意指量子系統能同時處於兩種相反狀態。這個概念源自薛丁格著名的思想實驗:假設一隻貓同時處於生與死的疊加狀態。在現實實驗中,科學家已在原子位置、分子振動等微觀尺度觀察到類似現象。

因斯布魯克大學實驗物理系教授Gerhard Kirchmair指出:「薛丁格原本設想的就是一隻『活著的熱貓』。我們想探究,如果不從『冷基態』出發,是否也能產生這些量子效應?」

研究團隊在《科學進展》期刊發表突破性成果,他們在微波諧振腔中使用超導量子位元,成功在1.8K(比常規環境溫度高約60倍)條件下創造貓態。主要實驗者Ian Yang表示:「這證明高度混雜的量子態仍能展現明確量子特性。」

團隊運用兩種特殊協議生成熱貓態,這些方法原本僅用於基態系統。理論物理學家Oriol Romero-Isart說明:「改良後的協議在高溫環境同樣有效,能產生清晰的量子干涉圖樣。」這項發現為奈米機械振盪器等難以達到基態的系統開闢新研究方向。

參與理論建構的Thomas Agrenius透露:「多數學者初聞結果時都相當驚訝,因為溫度向來被視為量子效應的破壞者。但實驗資料證實,量子干涉現象確實能在高溫下持續存在。」

Kirchmair教授強調:「這項工作揭示即使在非理想溫暖環境中,量子現象仍可被觀測與利用。只要系統具備必要互動作用,溫度根本不是限制因素。」該研究成果由奧地利科學基金FWF和歐盟等機構資助,將為量子技術發展帶來革命性影響。