我们能不打扰薛定ding的猫吗？研究人员描述了一种在保持量子系统完好无损的同时测量量子系统的方法。
量子物理学是困难的，并且解释它的难度更大。广岛大学的Holger F. Hofmann副教授和孟买印度技术学院的Kartik Patekar试图解决量子物理学中最大的难题之一：如何在不改变量子系统的情况下对其进行测量？
他们本月发表的新论文发现，通过从量子系统中观察到的信息远离系统本身，研究人员可以根据分析方法确定其状态。尽管分析已完全从量子系统中删除，但可以通过仔细阅读量子数据来恢复可能结果的初始叠加。
“通常情况下，我们会通过寻找来寻找某些东西。但是在这种情况下，外观改变了物体，这就是量子力学的问题。我们可以使用复杂的数学来描述它，但是如何确定数学描述了真正的含义呢？当我们测量某物时，会权衡取舍，而失去其可能的其他可能性。如果没有交互，您将找不到任何东西，您需要预先支付费用。”霍夫曼解释说。
帕特卡（Patekar）在广岛大学（University of广岛大学）攻读本科时，在他住了一个月的时间里，两位物理学家试图想像出一种无需“付出代价”即可测量系统的方法，即保持系统的叠加或意味着该系统可以在所有州存在。为了了解他们的研究结果，霍夫曼使用著名的薛定ding猫的物理学故事描述了他们的发现：
薛定ding的猫在盒子里，科学家们不知道它是死的还是活的。设置了一个摄像头，看着盒子，从盒子外面的位置拍照。猫的照片模糊不清。我们可以看到有只猫，但无论它是死的还是活的。相机的闪光灯还去除了标记猫重叠的“量子标签”。现在，这张照片与猫的命运纠缠在一起，也就是说，我们可以通过以某种方式处理这张照片来决定猫身上发生了什么。
然后可以将照片从包装盒中取出，并在计算机上或在暗室中进行处理。根据使用哪种方法处理照片，我们可以找出猫是活着还是死了，或者闪光灯对猫做了什么，以恢复量子标记。读者的选择决定了我们对猫的了解。我们可以找出它是否已失效或正在恢复，或者恢复拍摄照片时删除的量子标签，但不能同时删除两者。
由于盒子中的猫（左上方）处于叠加状态，这意味着它可以处于多种不同的状态（例如死亡和/或存活），并用量子标记进行标记。猫的照片与盒子内部的情况纠缠在一起。我们可以通过以某种方式处理照片来决定猫的命运（左下图），或者可以通过使用不同的过程来恢复量子标签（右下图）来使其保持重叠状态。
这只是我们对量子力学理解的一个进步。如今，它的完整应用仍局限于量子计算机之类的专家级系统，尽管它的某些方面也可以用于精确测量以及使用量子密码术进行安全通信。
“这是我研究的关键部分。我真的很想了解为什么会有这种量子怪异。我专注于测量，因为这就是怪异之处！”
—霍尔格·霍夫曼（Holger F. Hofmann）
参考：Kartik Patekar和Holger F Hofmann撰写的“系统-仪表纠缠在控制量子测量的分辨率和退相干中的作用”，新物理学杂志，2019年10月1日。
10.1088 / 1367-2630 / ab4451
