量子世界的奇妙現(xiàn)象再次迎來(lái)新突破。奧地利與德國(guó)科研團(tuán)隊(duì)宣布，他們成功利用約7000個(gè)鈉原子構(gòu)建出迄今為止規(guī)模最大的量子疊加態(tài)，創(chuàng)造了“宏觀度”指標(biāo)的新紀(jì)錄。這一成果被視為向理解微觀與宏觀世界界限邁出的重要一步，相關(guān)研究已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊。

量子疊加態(tài)是量子力學(xué)的核心特征之一，指微觀粒子能夠同時(shí)處于多種狀態(tài)的疊加。1935年，物理學(xué)家薛定諤通過(guò)“貓佯謬”思想實(shí)驗(yàn)揭示了這一概念的悖論性：若將貓與放射性原子核置于密閉容器中，原子核的衰變與否將決定貓的生死，而量子力學(xué)認(rèn)為原子核在未被觀測(cè)前處于衰變與未衰變的疊加態(tài)，由此推導(dǎo)出貓同時(shí)存活與死亡的荒誕結(jié)論。盡管宏觀世界的貓無(wú)法呈現(xiàn)這種狀態(tài)，但科學(xué)家已在原子、分子甚至微型晶體中實(shí)現(xiàn)了類似的量子疊加。

衡量薛定諤貓態(tài)“宏觀程度”的指標(biāo)需綜合考量物體尺寸、質(zhì)量、量子態(tài)間距及疊加態(tài)持續(xù)時(shí)間。此次實(shí)驗(yàn)中，科研團(tuán)隊(duì)在零下196攝氏度的超低溫真空環(huán)境中，通過(guò)激光操控技術(shù)使鈉原子簇形成直徑約8納米的團(tuán)簇，并觀察到其同時(shí)存在于相距133納米的兩個(gè)位置——這一距離是原子簇直徑的十余倍。盡管此前曾有研究將質(zhì)量達(dá)16微克的晶體置于量子疊加態(tài)，但其量子態(tài)間距遠(yuǎn)小于本次實(shí)驗(yàn)，因此宏觀度指標(biāo)仍低于新成果。

實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人解釋，鈉原子簇的量子波動(dòng)性通過(guò)激光干涉圖案得以驗(yàn)證。當(dāng)原子簇同時(shí)處于不同位置時(shí)，其波函數(shù)相互干涉形成特定條紋，這一現(xiàn)象直接證明了宏觀尺度物體仍可保持量子相干性。研究團(tuán)隊(duì)特別強(qiáng)調(diào)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境需嚴(yán)格隔絕外界干擾，任何微小的溫度波動(dòng)或電磁擾動(dòng)都可能導(dǎo)致量子態(tài)崩潰。

該成果為探索量子力學(xué)與經(jīng)典物理的過(guò)渡區(qū)域提供了新工具。科學(xué)家指出，理解量子系統(tǒng)如何從疊加態(tài)“坍縮”為確定態(tài)（即薛定諤貓的“生死”被觀測(cè)決定的過(guò)程），對(duì)開(kāi)發(fā)實(shí)用化量子計(jì)算機(jī)至關(guān)重要。當(dāng)前量子計(jì)算面臨的主要挑戰(zhàn)之一，正是維持量子比特長(zhǎng)時(shí)間處于相干疊加態(tài)，而新實(shí)驗(yàn)中鈉原子簇展現(xiàn)出的穩(wěn)定性為解決這一難題提供了潛在思路。