在量子力学的奇妙世界里,有一只著名的猫,它既不是摇滚明星,也不是夜店常客,而是物理学界的老网红——薛定谔的猫。这只猫神奇之处在于,它同时处于“活着”和“死了”的叠加态,直到有人打开盒子观察,它才会选择其中一种状态。但今天,我们的故事不是关于这只猫的生死抉择,而是关于它如何在量子世界里享受一场“声波交响曲”。
想象一下,薛定谔的猫突然对量子音乐产生了浓厚兴趣,它决定不再纠结于生死,而是要探索量子纠缠的奥秘。于是,它穿越时空,来到了芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的Cleland实验室,这里正上演着一场前所未有的“量子音乐会”。

▲动画片《猫和老鼠》中,正在指挥的汤姆猫
这场音乐会的主角不是传统的乐器,而是两个看似不起眼的声波谐振器。它们就像是量子世界的摇滚明星,虽然体型不大,但能量惊人。这两个谐振器各自站在自己的舞台上(也就是各自的芯片上),每个谐振器都连接到自己的超导量子位。量子位用于产生和检测纠缠声子态。通过这个设备,来自Cleland小组的研究人员Ming-Han Chou和Hong Qiao展示了大型谐振器可以在物理分离的同时进行高保真量子纠缠。如果薛定谔的猫有超级听力,它一定会陶醉在这细微却震撼的旋律中。
但这场音乐会最神奇的地方在于,这两个谐振器并不是各自为政,而是像薛定谔的猫一样,处于一种“纠缠态”。这意味着,一个谐振器的振动状态无法独立于另一个谐振器来描述,它们就像是一对默契十足的摇滚搭档,无论相隔多远,都能瞬间感应到对方的节奏。
这场音乐会的基本音符是“声子”,它并非是基本粒子,是晶格振动产生的能量量子,是千万亿个粒子的集体运动。
▲AI生成图片(不能完全表达本文意思,只是展示猫猫的可爱)
“这简直就是量子世界的双猫摇滚!”薛定谔的猫兴奋地想。它发现,这种纠缠不仅存在于微小的粒子之间,还能在两个相对较大的物质——千万亿个粒子的集体运动之间实现。这简直就是对“量子音乐”的全新诠释!
然而,这场“量子音乐会”并非一帆风顺。谐振器的“生命”(或说相干时间)相对短暂,就像一场匆匆结束的摇滚演出,让人意犹未尽。但Cleland小组的研究人员并不气馁,他们正努力延长这场“演出”的时间,让量子纠缠的旋律更加悠长动听。
“我们的目标是,让这场‘量子音乐会’从短暂的300纳秒延长到100微秒以上,甚至更久!”一位科学家信心满满地说。薛定谔的猫听了,眼睛一亮,仿佛看到了未来量子世界中的无尽可能。
于是,薛定谔的猫决定,下次再来量子世界时,一定要带上它的朋友们,一起享受这场由量子纠缠带来的“声波交响曲”。毕竟,在量子世界里,一切皆有可能,连一只猫都能成为摇滚乐迷!
当然,这只是个幽默的科普故事。但在真实的量子世界中,科学家们的每一次突破,都在不断拓展我们对宇宙的认知边界。就像薛定谔的猫一样,量子纠缠也正以它独特的方式,引领我们探索未知、挑战极限。

来源:https://www.sciencedaily.com/releases/2025/02/250210153912.htm翻译:真真

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