奥地利物理学家埃尔温·薛定谔的著名“盒子里的猫”思想实验说明了量子力学的定义特征之一——粒子在量子层面的不可预测的行为。
这使得使用量子系统变得异常困难。 但如果我们可以进行量子预测？ 一组物理学家相信这是可能的。 在一项新的研究中，他们展示了预测量子跃迁的能力，甚至可以在量子跃迁开始后逆转该过程。
他们说，他们“拯救”了薛定谔的猫。
但首先，我们先快速回顾一下薛定谔的猫到底是谁。 物理学家这样想象了这样的场景：有一只猫，在一个封闭的盒子里。 盒子里还有放射性衰变源、盖革计数器和密封的毒药瓶。 如果盖革计数器检测到单个原子的放射性衰变，它就会打碎毒瓶，从而杀死猫。
无法窥视内部，因此您无法知道猫是活着还是死了。 它以两种状态存在，直到您打开盒子。 一旦你这样做，它就立即要么是其中之一，要么是另一个，完全是随机的，并且不能再同时是两者。
这整个想象的设置是一种称为量子叠加的隐喻，即一个粒子（例如原子、电子或光子）可以同时存在于多种能量状态 - 直到你观察它。
一旦被观察到，它在能态之间突然、随机的转变被称为量子跃迁。
正是这种跳跃，物理学家现在不仅能够预测，而且能够操纵，故意改变结果。 由耶鲁大学的一个团队领导的研究人员使用称为量子位的人造原子来做到这一点，量子位也被用作信息的基本单位。。
每次测量一个量子位时，它都会执行一次量子跃迁。 从长远来看，这些都是不可预测的，这可能会导致问题。
“我们想知道是否有可能收到即将发生跳跃的预警信号，”耶鲁大学物理学家兹拉特科·米涅夫表示。
该团队设计了一项间接观察超导量子位的实验，使用三个微波发生器照射铝制密封 3D 外壳中的量子位。
这种微波辐射在能量状态之间切换量子位，而另一束微波辐射则监视盒子。 当量子位处于基态时，微波束产生光子。 光子的突然消失意味着量子位即将量子跃迁到激发态。
研究表明，与其说这是一次跳跃，不如说是一种转变。 也许不是轻按开关，而是滑动杠杆。
因此，另一个完全定时的辐射脉冲可以在检测到量子跃迁后反转量子跃迁，将量子位发送回基态； 或者，借用薛定谔的猫的比喻，防止猫死亡（兴奋）并使其复活（地面）。
长期的不可预测性仍然存在； 例如，研究人员无法准确预测什么时候量子跃迁将会发生。 可能是五分钟，也可能是五个小时。
但一旦跳跃开始，它总是遵循相同的路径。 在团队观察到的 680 万次跳跃中，该模式是一致的。
“原子的量子跃迁有点类似于火山的喷发，”你得到了最后一张。 “从长远来看，它们是完全不可预测的。
“尽管如此，通过正确的监控，我们可以肯定地发现即将发生的灾难的预先警告，并在灾难发生之前采取行动。”
该研究发表于自然。
