全球首創!「量子貓」竟能在高溫環境下存活
別擔心,這裡說的「量子貓」可不是會危害真實貓咪的危險實驗。不過這種量子態確實像某些傲嬌的貓主子一樣難以捉摸。傳統上,要創造量子貓態必須在接近絕對零度的極低溫環境中進行,讓系統處於最低能量狀態——也就是所謂的「基態」。溫度稍高就可能導致量子態崩塌。
但最新研究突破性地證明,即使在較溫暖、不那麼完美的條件下,科學家依然能成功製造出量子貓態。這項發表在《科學進展》期刊的研究,首度證實可以從熱激發態創造量子疊加態。研究團隊在接近絕對零度的微波腔中,利用量子位元(qubit)創造出溫度達1.8開爾文(-271.35°C)的「熱量子態」——雖然聽起來還是冷得嚇人,但這已經是微波腔本身溫度的60倍了!
「我們的實驗結果顯示,即使在高度混雜的量子態中,依然能產生具有明顯量子特性的狀態。」主導實驗的楊姓研究員在宣告中表示。共同作者艾格尼修斯也補充:「當我們首次向同事分享這個發現時,很多人都感到驚訝,因為溫度通常被認為是會破壞量子效應的因素。但測量結果證實,量子干涉現象在高溫下依然能夠持續。」
令人驚奇的是,創造「熱量子貓態」的實驗流程,與傳統低溫基態下的操作方式完全相同。這意味著至少在特定條件下,量子貓態的產生其實不受溫度限制。巴塞隆納光子科學研究所所長羅梅洛-伊薩特解釋:「我們發現調整後的實驗流程在高溫環境下同樣有效,這為量子疊加態的創造與應用開闢了新途徑,特別是在難以達到基態的奈米機械振盪器領域。」
量子疊加態是從感測器到量子計算等眾多技術應用的關鍵。溫度限制可能不如想像中嚴格的這個發現,將帶來革命性的影響。正如基希邁爾教授強調:「我們的研究證明,即使在較不理想、較溫暖的環境中,依然可以觀察並利用量子現象。只要能在系統中創造必要的互動作用,溫度最終就不是問題。」
這項突破不僅顛覆了學界對量子態穩定性的認知,更為量子技術的實際應用鋪平了道路——畢竟在現實世界中,要維持極低溫環境總是特別燒錢又麻煩呢!