
大家好,我是科学羊。
如果你只听说过一个物理学的”怪事”,那大概率就是它——薛定谔的猫。
故事是这样的:把一只猫关进一个盒子,里面有一个装置,由一个随机的量子事件触发。在你打开盒子看之前,这只猫处于一种诡异的状态——它既是活的,又是死的,两种状态同时存在。
只有当你打开盒子的那一刻,它才”决定”自己到底是死是活。
这个故事是物理学家薛定谔在1935年提出来的。他提出它,本来是想用这个荒诞的画面,来嘲讽量子力学有多不可思议——一只猫怎么可能既死又活?
但很尴尬的是,后来无数实验证明:在微观世界里,这种”既是A又是B”的状态,是真实存在的。
物理学家给它起了个名字,叫”叠加态”。
而2026年6月,牛津大学的物理学家,把这只本来就够怪的”猫”,变得更怪了。
好,我们先来讲清楚这只”猫”平时长什么样?

在量子世界里,”薛定谔的猫”不是一只真猫,而是一种特殊的量子状态。
我们最熟悉的量子叠加,是量子计算机里的”量子比特”。
普通电脑的比特,要么是0,要么是1。
而量子比特,可以同时是0和1——这就是一个最简单的”叠加态”。
科学家平时造的”薛定谔猫态”,本质上也是这种思路:把两个几乎一模一样的量子”波包”,朝相反的方向拉开,让它们同时存在。
就像那只猫——”活”在一边,”死”在另一边,两者同时存在。
几十年来,物理学家造的猫态,基本都是这种”标准款”——两个相似的状态,对着站。
牛津的团队,用的是一个被困住的单个离子(带电的原子)。
这个被困住的离子很特别,它身上同时有两套量子系统:它内部的电子状态,可以当作一个”量子比特”;而它在陷阱里的运动状态,则像一个能占据很多种状态的”量子振荡器”。
研究者把这两套系统巧妙地耦合起来——用那个量子比特,当作一根”控制杆”,去精雕细刻这个离子的运动状态。
然后,关键的一步来了。
他们没有用”标准款”的两个相似波包来造猫态。
他们用了一些极其奇异的、高度”非经典”的量子零件——这些零件有着古怪的名字,叫”压缩态””三重压缩态””四重压缩态”。
你不需要理解这些名字的数学含义。你只需要知道一件事:
过去的猫态,是用普通积木搭出来的。
而牛津这次,是用一堆形状极其怪异、以前从没人用来搭猫态的积木,搭出了一种全新的叠加态。
他们造出了一种”以前从来没有人见过”的量子状态。
研究者重建出了这个状态的图像,发现它呈现出一种六重旋转对称的、极其复杂的干涉花纹——这是一种深度”非经典”的、纯粹属于量子世界的美。
这件事为什么重要?
你可能会问:把猫态变得更怪,有什么用?
有三个方向的意义。
第一,可能让量子计算机变得更稳定。
量子计算机最大的敌人,是”出错”。量子状态极其脆弱,一点点环境干扰就可能让它崩溃。这是几十年来量子计算最大的障碍之一。
而牛津造出的这种新猫态,可能天生就更”抗错”——研究者说,它能让量子计算机用更简单、更稳健的方式来纠错。
负责这项研究的斯里尼瓦斯博士说,这开辟了一条新路:让未来的量子技术,不再只依赖简单的”量子比特”,而是用更丰富的”量子振荡器”。
第二,可能造出更灵敏的传感器。
这种新状态对极其微小的扰动反应更敏锐。这意味着,用它做的传感器,可能能感受到比现在精密得多的变化。
第三,它给科学家提供了一个全新的”实验场”。
物理学里有一个最根本、最迷人的问题:量子世界和我们熟悉的经典世界,边界到底在哪里?
为什么一个电子可以同时在两个地方,而一只真正的猫不行?这条分界线在哪?
这种新猫态,给科学家提供了一个前所未有的工具,去探测这条神秘的边界到底在哪里。
斯里尼瓦斯博士说了一句话:”我们相信,自己还只是刚刚触及了这件事的表面——无论是在实际应用上,还是在更深层地理解这些状态本身。”
为什么薛定谔的猫,过了90年还这么重要,其实这是整件事最有意思的地方。
1935年,薛定谔提出这个思想实验,本意是嘲讽——他觉得”既死又活的猫”荒谬到不可能是真的,以此来质疑量子力学。
结果90年过去了,事情完全反过来了。
不仅”既死又活”被证明在微观世界真实存在,科学家还在不断地把这只”猫”做得越来越大、越来越复杂、越来越精致。
它从一个用来”抬杠”的思想实验,变成了量子计算、量子传感、量子通信的核心工具之一。
一个本来想证明量子力学”很荒谬”的比喻,最后成了人类驾驭量子世界的钥匙。
这件事本身,就是科学史上最大的反转之一。
最后
我们生活在一个”非黑即白”的世界里。
一件事,要么发生了,要么没发生。一个东西,要么在这里,要么在那里。一只猫,要么活着,要么死了。
这是我们的常识,是我们从出生起就习惯的世界规则。
但在微观世界的最深处,这个规则不成立。
在那里,一个粒子可以同时处于多种状态。可以”既是又不是”。可以同时走两条路。
薛定谔本来想用一只猫来嘲笑这件事的荒谬。
但宇宙最深的规则,恰恰就是这么荒谬——或者说,恰恰就是这么神奇。
而现在,牛津的科学家,正在用这种”荒谬”,一点一点搭建未来的量子计算机。
那只90年前被关进盒子里的、既死又活的猫——
如今正在变成人类通往一个全新技术时代的钥匙。
它从来就没有真正”死”过。
它只是一直,活在我们还没完全看懂的那个量子世界里。
来源:
论文:S. Saner et al.,《Generating Arbitrary Superpositions of Nonclassical Quantum Harmonic Oscillator States》,《物理评论X》(Physical Review X),2026年6月3日发表
