中国科学家创造纪录：让薛定谔的猫“活”了23分钟
中国科学家创造纪录：让薛定谔的猫“活”了23分钟
中国科学技术大学研究团队在量子物理领域取得重大突破，成功实现长达23分钟的薛定谔猫态保持时间，远超此前的纪录。这一成果不仅展示了量子叠加状态的惊人稳定性，也为量子计算、量子存储和精密测量等领域开辟了新的研究方向。
23分钟的量子叠加奇迹
在量子物理领域，薛定谔的猫是一个著名的概念，用来描述量子叠加状态。传统上，这种叠加状态只能维持几秒或几毫秒。但如今，中国科学家成功将这一时间延长至23分钟，即1400秒。
这项研究由中科大少年班学院院长卢征天教授和合肥国家实验室研究员夏添领衔，其成果发表在《自然·光子学》期刊上。研究团队通过创新的实验方案，成功制备出具有超长相干时间的薛定谔猫态。
实验原理与创新方案
实验中，研究团队采用非线性自旋旋转技术，实现了原子自旋同时指向两个完全相反的方向。具体步骤包括：
- 使用1036nm波长的线性偏振光晶格激光束捕获约10⁴个¹⁷³Yb原子
- 通过σ+偏振泵浦激光脉冲将原子初始化到特定能级
- 应用离共振的σ⁺偏振控制激光束诱导自旋旋转
- 利用σ⁺偏振探测光束测量原子态的布居数
实验装置被四层磁屏蔽保护，内置cos(θ)线圈产生稳定均匀的1.24μT磁场，以最小化外部干扰。通过精确控制激光参数，团队成功制备出具有自旋量子数5/2的原子核自旋投影态叠加。
突破性成果与应用前景
研究发现，这种薛定谔猫态被保护在无退相干子空间中，对光晶格产生的非均匀张量光移具有免疫力。这使得猫态实现了1.4(1)×10³秒的超长相干时间，远超常规相干自旋态的0.9(2)×10³秒。
此外，实验还实现了0.12(1)nT的磁场测量灵敏度，接近海森堡极限的0.10nT，比标准量子极限提高了约1.8倍。这一突破不仅为量子存储器和量子计算中的错误纠正提供了新思路，还为开发新型自旋传感器和探索新物理现象开辟了新途径。
未来展望
研究人员指出，通过改善真空条件和采用自旋回波技术，猫态的寿命有望进一步延长。这一成果展示了高自旋同位素在量子精密测量领域的潜力，为开发双物种冷原子共磁力计提供了新思路。
这项研究由中科大卢征天教授、夏添研究员等共同完成。卢征天教授的研究方向包括新物理探索和精密测量技术，夏添研究员则专注于量子信息和精密测量领域。
这一突破性成果不仅展示了中国在量子科技领域的实力，也为全球量子科学研究注入了新的活力。未来，这种长寿命薛定谔猫态有望在量子计算、精密测量和新物理探索等领域发挥重要作用。