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  • 薛定谔的猫有救了!!物理学家通过新方法预测量子跃迁

    作者:佚名 来源:新浪科技 时间:2019-06-12 10:13 阅读:1540 [投稿]
    著名的“薛定谔的猫”是量子叠加性和不可预测性的象征,而耶鲁大学的研究人员找到了一种能够“捕获”和“拯救”这只“猫”的方法,通过预测其跳跃动作采取实时行动,从而将其从厄运中拯救出来。

    米奈弗指出,此次实验是受了奥克兰大学教授、量子轨迹理论的先驱霍华德·卡迈克尔(Howard Carmichael)所做的一项理论预测的启发。

    除了其产生的巨大影响之外,此次发现还可能代表着,我们对量子信息的理解和控制取得了重大进展。研究人员表示,可靠地管理量子数据和实时纠错是研发量子计算机过程中的关键挑战。

    此次耶鲁团队利用了一种特殊方法,对一个超导人造原子展开间接监测,利用三台微波发射器,对密封在一个用铝制成的3D空腔中的原子进行辐射。这种双重间接监测方法由米奈弗提出,让研究人员能够以从未有过的高效率观察原子。

    微波辐射能够在人造原子被观察到的同时、对其进行激发,造成量子跃迁。而这些跃迁发射的微弱量子信号能够被放大,不会因室温造成损失。在此次实验中,这些信号可以得到实时监测,让研究人员能够及时发现检测光子(即由受微波激发的原子的振荡态释放出的光子)的突然消失。检测光子的消失便是即将发生量子跃迁的预警信号。

    “此次实验显示,尽管受到了观察,但量子跃迁的一致性有所增加。”德沃雷特指出。米奈弗也补充道:“利用这一点,我们不仅能及时捕捉到量子跃迁,还能逆转它。”

    研究人员表示,这一点非常关键。虽然从长期来看,量子跃迁的发生显得离散而随机,但逆转量子跃迁意味着,量子态的演变从部分程度上来说是一种确定性的、并不随机的特性。量子跃迁的起点虽然随机,但总是以同一种可以预测的方式发生。

    “一个原子的量子跃迁有点类似火山爆发。”米奈弗指出,“从长期来看完全无法预测,但只要监测方法得当,我们肯定能探测到灾难即将发生的信号,并及时采取行动。”

    此次研究的其他共同作者还有耶鲁大学的罗伯特·舍尔考夫(Robert Schoelkopf)、尚塔努·蒙德哈达(Shantanu Mundhada)、希亚姆·山卡尔(Shyam Shankar)和菲利普·莱因霍德(Philip Reinhold),奥克兰大学的里卡多·古铁雷斯·豪瑞吉(Ricardo Gutiérrez-Jáuregui),以及法国计算机科学与自动化研究所的玛兹亚尔·米拉西密(Mazyar Mirrahimi)。此次研究由美国陆军研究办公室支持,是耶鲁大学量子研究取得的最新进展。耶鲁大学的科学家们正在研发量子计算机的第一线奋斗,已经在利用超导电路的量子计算机领域做出了一些开创性的工作。

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