您是否曾同时去过多个地方？如果你比原子大得多，答案是否定的。
但原子和粒子受到量子力学规则的控制，其中几种不同的可能情况可以同时共存。
量子系统由所谓的“波函数”控制：描述这些不同可能情况的概率的数学对象。
这些不同的可能性可以在波函数中共存，即所谓的不同状态的“叠加”。例如，一个粒子同时存在于几个不同的地方，就是我们所说的“空间叠加”。
只有当进行测量时，波函数才会“崩溃”，系统最终会处于一种确定的状态。
一般来说，量子力学适用于原子和粒子的微小世界。对于大型物体的意义，目前还没有定论。
在我们的研究中，今天发表在 Optica 上，我们提出了一个实验，可以一劳永逸地解决这个棘手的问题。
埃尔文·薛定谔的猫
20世纪30年代，奥地利物理学家欧文·薛定谔提出了他著名的思想实验，关于盒子里的猫，根据量子力学，它可以同时活着和死。
其中，一只猫被放置在一个密封的盒子里，随机量子事件有 50-50 的几率杀死它。直到打开盒子并观察到猫时，猫都死了和同时还活着。
换句话说，猫在被观察之前就以波函数的形式存在（有多种可能性）。当它被观察时，它就成为一个确定的对象。
经过一番争论，当时的科学界达成了共识：“哥本哈根诠释”。这基本上表明量子力学只能适用于原子和分子，但不能描述更大的物体。
事实证明他们错了。
在过去二十年左右的时间里，物理学家已经创建了中的量子态由数万亿个原子组成的物体——大到足以用肉眼看到。虽然，这已经还没有包括空间叠加。
波函数如何变得真实？
但波函数如何成为“真实”物体呢？
这就是物理学家所说的“量子测量问题”。大约一个世纪以来，它一直困扰着科学家和哲学家。
如果存在一种机制可以消除大型物体的量子叠加潜力，则需要以某种方式“扰乱”波函数，而这会产生热量。
如果发现这样的热量，这意味着大规模的量子叠加是不可能的。如果排除了这种热量，那么大自然很可能不介意任何尺寸的“量子化”。
如果是后者，随着技术的进步，我们可以放置大型物体，或许还有众生，进入量子态。
物理学家不知道阻止大规模量子叠加的机制会是什么样子。根据一些人的说法，这是一个未知的宇宙场。其他的怀疑重力可能与此有关。
今年的诺贝尔物理学奖获得者罗杰·彭罗斯认为这可能是众生的意识。
追逐微小的动作
在过去的十年左右的时间里，物理学家一直在狂热地寻找微量的热量，以表明波函数的扰动。
为了找到这个问题，我们需要一种方法来抑制（尽可能完美地）所有其他可能妨碍精确测量的“多余”热量来源。
我们还需要控制一种称为量子“反作用”的效应，即观察行为本身会产生热量。
在我们的研究中，我们制定了这样一个实验，它可以揭示大型物体的空间叠加是否可能。最好的迄今为止的实验未能实现这一目标。
通过振动的微小光束寻找答案
我们的实验将使用比实际使用频率高得多的频率的谐振器。这将消除冰箱本身的热量问题。
与之前实验的情况一样，我们需要使用高于绝对零度 0.01 开尔文的冰箱。 （绝对零是理论上可能的最低温度）。
由于极低的温度和极高的频率的结合，谐振器中的振动经历了一个称为“玻色凝聚”的过程。
您可以将其想象为谐振器变得如此牢固，以至于冰箱中的热量无法使其摆动，甚至一点也不能。
我们还将使用不同的测量策略，该策略根本不考虑谐振器的运动，而是考虑它所具有的能量。这种方法也能强烈抑制反作用热。
但我们该怎么做呢？
单个光粒子会进入谐振器并来回反射几百万次，吸收多余的能量。它们最终会离开谐振器，带走多余的能量。
通过测量发出的光粒子的能量，我们可以确定谐振器中是否有热量。
如果存在热量，则表明未知源（我们无法控制）扰乱了波函数。这意味着叠加不可能大规模发生。
一切都是量子的吗？
我们提出的实验具有挑战性。这不是那种你可以在周日下午随意安排的事情。它可能需要数年的开发、数百万美元和一大批熟练的实验物理学家。
尽管如此，它可以回答有关我们现实的最有趣的问题之一：一切都是量子的吗？因此，我们当然认为这是值得付出努力的。
至于将人类或猫置于量子叠加态，我们确实无法知道这会如何影响它们。
幸运的是，我们暂时不必考虑这个问题。
