消息网5月7日报道 英国《新科学家》周刊网站4月10日刊登题为《薛定谔的猫从何而来？它为什么会越来越胖》的文章，作者是量子专栏作家卡梅拉·帕达维奇-卡拉汉。文章指出，虽然薛定谔说自己假想中的猫“相当荒谬”，但其所代表的量子奇异性已经成为量子计算行业的实用基准。内容编译如下：几周前，笔者和IBM的两位研究人员挤在一台笔记本电脑前，观看他们在一台量子计算机上创造出的“薛定谔的猫”。据我所知，这事关重大——大到足以证明他们的量子计算机的确值得关注。
  猫的缘起。当然，这不是一只长着爪子和胡须的真猫，而是一只由微小超导电路——量子比特——构成的所谓的猫。这是量子物理学家一直以来的叫法，借用的是埃尔温·薛定谔1935年著名思想实验中的那只猫。薛定谔一开始并没有打算写一篇关于猫的论文，而是想写一篇关于“量子力学现状”的论文。所谓的现状包含了对如何解释被称为叠加态的独特量子态组合的绝望。当像电子这样的量子物体处于两种状态的叠加态时，如果不直接测量，就无法分辨出哪一种状态真实存在。这就是薛定谔的猫的来历。在薛定谔的思想实验中，一只猫被关在一个钢结构的密闭空间里，它有50%的概率存活下来，同时有50%的概率被这个“恶魔装置”杀死。薛定谔以半开玩笑的口吻称，根据量子力学规则，这只猫最后必定是既死又活的叠加态。为了弄清楚猫是活的还是死的，就必须有个物理学家去打开这个密室。薛定谔写道：“请原谅这种表述，这只猫既死又活，死活各占一半。”薛定谔称他的猫是一个“相当荒谬的案例”。IBM的研究人员却尊其为基准。量子时代风向已经发生了翻天覆地的巨变。这只量子猫凸显出，对于量子物体而言，数学理论和现实之间的关系远未达到清楚明了的程度。由于作为人的我们又大又热，不像粒子那般，因而在日常生活中根本体会不到这种量子的奇异性。物理学家普遍认为，将一只真正的猫置于量子叠加态是不可能的。2021年，一组研究人员声称他们制造出了一种极冷的水熊虫，他们将其置于微小的超导电路中，使它处于“量子纠缠”态。但并不是所有人都能接受这个极端案例。批评人士认为，上述研究人员无法证明水熊虫的明显量子特性与超导电路确实是以经典物理学中不可能的方式（纠缠态）相关联。
  热度飙升。近年来，薛定谔的这只猫热度越来越高。有40年，它只是出现在哲学论文中。然而后来事情发生了转变，1974年，当红科幻作家厄休拉·k·勒吉恩发表了一篇短篇小说《薛定谔的猫》，讲述的是主人公遇到了一只黄猫，可能就是薛定谔的那只猫。在这个故事中，这只猫最后确实被关进了一个装有邪恶装置的密室里，但当主人公打开密室时，却找寻不到它的踪影——而主人公家的屋顶却被吹走了，这让读者不禁猜测，主人公是否和猫一样，一直都活在更大的邪恶装置中。在勒吉恩发表《薛定谔的猫》之后的数年间，薛定谔的猫频频出现在科幻小说中。如今，薛定谔的猫成了流行文化中的一个符号，从T恤到咖啡杯，再到《飞出个未来》等动画片，到处都有这只猫的身影，其含义远远超出了勒吉恩所追寻的存在不确定性的标志。多年来，薛定谔的猫也一直萦绕在物理学家心头。例如，物理学家如今非常擅长制造量子叠加态，无论是从极冷的原子、光粒子、量子比特，甚至是与量子鼓并无不同的微观膜。2023年，研究人员将一个由数千万亿个原子组成的晶体——约为食盐晶体原子数的百分之一——置于叠加态，创下了处于薛定谔猫状态的宏观物体的新纪录。在这样的实验中，把原子的数量推到越来越大的数值向我们展示了量子效应可以延伸至多远。不过，受薛定谔猫启发的量子态也很实用——这也是我为何会与IBM研究人员坐下来讨论的原因。他们的猫名叫格林伯格-霍恩-蔡林格态（GHZ态），是用120个量子比特创造的。这些量子比特既处于叠加态，又通过不可分割的量子纠缠关联在一起。结果可想而知：它们均是两种互不相容状态（分别代表0和1的计算值）的结合，这种状态根本不可能存在于非量子物体中。
  量子未来。未来，量子纠缠有望成为让量子计算机在多项任务上超越世界顶尖超级计算机的关键因素，而许多计算均使用了GHZ态。任谁有量子计算机，都会希望它能保有足够大量的GHZ态，所以这通常被用作基准。2024年，我和一位创造了60量子比特GHZ态的研究人员进行了交流，当时他称他的发明为“最胖”的猫。如今IBM猫的体型是它的两倍，堪称名副其实的重量级冠军。IBM团队成员创造的GHZ态是“合乎逻辑”的，这意味着它可以在计算过程中检测到量子比特的错误。这一点很重要，因为如今的量子计算机在通往真正实用道路上所面临的最大障碍之一就是犯错太多。我曾经参观过IBM的一个量子计算设施。那其实是一个非常大的冰室，而不是钢铁密室。通常量子计算机就在这个大“冰箱”里，因为这些设备只有在极冷的环境下才能运行。虽没有薛定谔想象的那么离谱，但也算是一种密室了。
  薛定谔于1961年去世，20年后，保罗·贝尼奥夫和理查德·费曼在第一届计算物理学会议上分别指出，人类不仅可以建造量子计算机，且如果我们想要完全理解量子的神秘世界，就必须建造量子计算机。这么多年过去了，在如今的量子物理学家和工程师心中，薛定谔的猫仍是挥之不去的课题。这只荒谬的猫终究还是自寻门路，活到了今日。