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新手已上路木蟲 (職業(yè)作家)
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[交流]
量子“薛定諤的貓”將成現(xiàn)實？至少“薛定諤的細菌”不遠了 已有1人參與
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來自清華大學與美國普渡大學的物理學家設計出了一個實驗，可以把活的生物體同時放在兩個不同位置上。 科學家的目標是把一個普通的微生物放在不確定的疊加態(tài)上，這與處于“既是死的又是活的”疊加態(tài)上的薛定諤的貓有著異曲同工之妙。不過他們只打算讓細菌的位置處于不確定狀態(tài)，而不用讓細菌像薛定諤的貓那樣處于驚心動魄的“生死邊緣”。 “把活著的生物體同時放在兩個位置，這該有多炫酷呀！”來自美國普渡大學的物理學家李統(tǒng)藏說，“在很多童話故事里，仙女可以同時處在兩個位置，或者在兩個位置之間瞬時移動，而這個實驗描述的狀態(tài)就與此類似——雖然對象是個微生物，而非仙女�！彼膱F隊與清華大學交叉信息研究院的尹璋琦合作，完成了這項工作。 量子力學原理允許物體同時處在兩個不同狀態(tài)形成的“疊加態(tài)”（superposition）上，這一原理有助于造出可以同時解決多個問題的量子計算機。 埃爾溫•薛定諤（Erwin Schrödinger）在1935年提出了那項著名的思想實驗。實驗中， 一只貓被關(guān)在一個密閉的盒子里，與它一起的還有一個小的射線源、蓋革計數(shù)器、一個錘子和一小瓶毒藥。如果放射源中有一個原子衰變了，蓋革計數(shù)器就會引發(fā)設備釋放毒藥，因此貓的狀態(tài)就與放射性材料的狀態(tài)相“糾纏”。由于原子的衰變無法預測，此時的貓就處在活著與死去的疊加態(tài)上。 “雖然這個想法引發(fā)了無數(shù)人的興趣，但至今無人實現(xiàn)一個活著的有機體的量子疊加態(tài)，所以我們設計了一種直接的方法，把微生物放在兩個空間態(tài)的疊加態(tài)上，也就是說，該微生物會同時位于兩個地方�！崩罱y(tǒng)藏說。 “這將是人類首次讓生物體實現(xiàn)量子疊加態(tài)。”他補充道。他們將研究的細節(jié)寫成論文，發(fā)布在論文預印本網(wǎng)站arXiv上（http://arxiv.org/abs/1509.03763） 李統(tǒng)藏及其合作者設計的實驗是基于2013年科羅拉多大學研究者的一項工作，后者找到了一種方法，可以讓振動的鋁膜處在疊加態(tài)上。“我們的計劃就是把微生物直接放在這張鋁膜上。如果鋁膜處于疊加態(tài)，上面的微生物自然也處于疊加態(tài)了�？偟脑砭褪沁@樣，非常簡單�！崩罱y(tǒng)藏說。 研究者還設計了一項進一步的實驗，讓微生物的位置與它內(nèi)部一個電子的自旋互相糾纏�！暗诙棇嶒灥哪繕司褪亲屵@個系統(tǒng)變得有用——可以用來探測微生物中的DNA和蛋白缺陷，并以單個電子自旋的精度來對微生物成像�！崩罱y(tǒng)藏說。 李統(tǒng)藏等人希望能把這個實驗付諸實踐，但在這個領域處于領先地位的科學家們有更好的實驗條件，因此他希望與別人合作�！叭绻孔与姍C學領域的頂尖團隊能夠集中精力做這個實驗的話，我認為，不出三年我們就能把一個活的微生物放到量子疊加態(tài)上了。”他說。（撰文：伊恩•桑普爾（Ian Sample） 翻譯：丁家琦 審校：韓晶晶） |
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2樓2016-05-03 16:59:22
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