薛定谔猫突然变大了？物理学家创建了有史以来最大的“叠加态”

一项开创性的实验表明，成千上万个原子的聚集既能表现为波，也能像粒子一样。

大型物体包括猫不会出现量子效应，但物理学家尚未确定尺寸极限

薛定谔的猫好像变大了。物理学家创造了有史以来最大的“叠加态”——一个量子态，物体同时存在于多个可能位置的迷雾中。

维也纳大学的一个团队将约7000个宽约8纳米的钠金属原子组成的单个簇置于不同位置的叠加态中，每个簇间距为133纳米。每个块状簇不像台球一样穿透实验装置，而是像波浪一样扩散成空间上不同的叠加态，然后干涉形成研究人员能够探测到的模式。

柏林弗里茨·哈伯研究所的物理学家桑德拉·艾本伯格-阿里亚斯称这是一个极好的结果。

量子理论并未限制叠加态的大小，但她解释说，日常物体显然并不以量子方式表现。她说，这个实验——将像蛋白质或小病毒粒子这样质量的物体置于叠加态中——帮助回答了“量子与经典之间是否存在过渡？”这一大而几乎哲学化的问题。作者们“表明，至少对于如此大小的星团，量子力学依然有效”。

将该实验于1月21日发表在《自然》杂志上的英国布里斯托大学量子物理学家朱莉娅·鲁比诺表示，这同样具有实际意义。量子计算机最终需要维持数百万个物体处于大型量子态，才能进行有用的计算。如果自然界让系统坍缩超过某个点，而这个规模小于制造量子计算机所需的规模，那就成了科学的问题了。

叠加大小限制

物理学家们长期以来一直在争论量子世界如何从一个底层的经典的日常世界诞生出来。量子理论从未表明它在某个质量或尺寸以上就停止工作。

1935年，奥地利物理学家欧文·薛定谔通过他著名的猫类思维实验揭示了量子力学常见解释的荒谬性。猫被放入一个装有毒药的小瓶的盒子里，如果放射性原子衰变，毒药会释放出来。如果盒子与环境保持隔离，原子处于衰变和未衰变的叠加态，直到观察到之前，猫处于一种既有死也有活的未定义状态。

在现实世界中，物体最终变得过于复杂或相互作用过多，无法维持叠加态，这一概念被称为退相干。但量子力学也有扩展，称为坍缩理论，认为系统在某个点之后，即使在孤立状态下，也必然会退化到经典态。在2025年《自然》杂志的一项调查中，4%的研究人员选择了这些理论作为他们最喜欢的量子力学解读。回答这个问题的唯一方法是放大”量子实验。

为此，佩达利诺和他的团队在超高真空中以77开尔文（−196摄氏度）产生了一组簇状束。研究人员将束流通过由三道激光束构成的光栅干涉仪。第一道干涉仪将簇引导通过狭窄的缝隙，从中它们扩散并同步传播为波;然后它们通过第二组狭缝，使波以独特的干涉模式相互干扰，最终的光栅可以探测到。