科學(xué)前沿觀天下 篤學(xué)明理洞寰宇
量子力學(xué)是描述微觀物質(zhì)的理論，被認(rèn)為是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱之一。量子力學(xué)的應(yīng)用不僅僅局限于傳統(tǒng)的量子計(jì)算，科學(xué)家們相信：量子技術(shù)的突破式發(fā)展已使得人類距離量子隱形傳態(tài)（Quantum teleportation，量子遠(yuǎn)距傳輸）只有一步之遙！換句話說(shuō)，我們夢(mèng)寐以求的時(shí)光旅行、太空穿梭甚至瞬間轉(zhuǎn)移或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實(shí)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，量子力學(xué)是在亞原子的層面來(lái)研究浩瀚的宇宙，其涉及到宇宙各個(gè)組成部分之間通過(guò)有違傳統(tǒng)經(jīng)典物理學(xué)的方式進(jìn)行相互作用。這種相互之間的作用之一就包括量子疊加，即粒子同時(shí)以兩種狀態(tài)存在的能力，例如“薛定諤的貓”——既可以是死的，又可以是活的。再如拋出一枚硬幣既可以是正面朝上，也可能是反面朝上，但在其停止旋轉(zhuǎn)之前我們永遠(yuǎn)也無(wú)法知道最終的結(jié)果。量子疊加就像一枚永遠(yuǎn)不停旋轉(zhuǎn)的硬幣，這時(shí)正面與反面同時(shí)存在。
在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)里，科學(xué)家們一直致力于量子力學(xué)理論化的研究，直到近期才在現(xiàn)實(shí)生活中證明了量子疊加效應(yīng)的存在?，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)設(shè)法使整個(gè)分子處于量子疊加態(tài)，并在實(shí)驗(yàn)條件下見(jiàn)證了這一瞬間。不僅僅是分子級(jí)別，更大尺度上的量子疊加如果成功實(shí)現(xiàn)，那么諸如星際旅行、太空穿梭將不再是夢(mèng)想！
但是，為什么我們很難發(fā)現(xiàn)宏觀物體具有量子疊加效應(yīng)呢？難道物理學(xué)在宏觀尺度上就失去了其具有的意義嗎？科學(xué)家接下來(lái)希望將更大的物體，諸如高分子、細(xì)胞等置于量子疊加態(tài)，進(jìn)而為量子遠(yuǎn)距傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。
假如將整個(gè)星球置于量子疊加態(tài)中，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？科學(xué)家表示，我們可以通過(guò)扭曲引力波來(lái)探索地球附近的時(shí)空，人類已經(jīng)距時(shí)空旅行和遠(yuǎn)距瞬態(tài)傳輸僅一步之遙。但是，這一過(guò)程的研究可能仍需上千年的時(shí)間。屆時(shí)，人類可以輕而易舉地穿越整個(gè)宇宙。
為此，科學(xué)家們創(chuàng)造了一個(gè)由2000個(gè)原子組成的合成分子和一個(gè)特殊的干涉儀，以重現(xiàn)分子級(jí)別的量子疊加效應(yīng)。期待我們能夠有幸見(jiàn)證量子遠(yuǎn)距傳輸時(shí)代的到來(lái)吧。
作者/科學(xué)熊
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