量子物理学很难解释，薛定谔的猫在盒子里，能不能看？看了它可能就死了或者活了，因为它在盒子里即是死的也是活的，观察者一看就会改变了状态。广岛大学霍尔格·F·霍夫曼副教授和印度理工学院孟买分校卡蒂克·帕特卡尔试图解决量子物理学中最大的难题之一：如何在不改变量子系统的情况下测量它？他们在发表《新物理学期刊》上新研究中发现：通过读取从远离系统本身的量子系统观察到的信息，研究人员可以根据分析方法确定其状态。
虽然分析完全从量子系统中移除，但通过仔细阅读量子数据，可以恢复可能结果的初始叠加。通常情况下，通过寻找来寻找一些东西。但在这种情况下，观察改变了物体，这是量子力学的问题。我们可以用复杂的数学来描述它，但是怎么才能确定数学描述的是什么呢？当我们测量一些东西时，会有一个权衡，它可能是什么的其他可能性就会丢失。如果不进行相互作用，就无法了解任何事情，便会预先付出代价。
在帕特卡尔在广岛大学长达一个月的停留期间，两位物理学家试图想象测量系统而无需“付出代价”的方法，即保持系统的叠加或意味着系统可以存在于所有状态。为了理解研究结果，霍夫曼用著名的薛定谔猫故事描述了发现：薛定谔的猫在盒子里，科学家们不知道它是死是活。设置一个照相机，观察从盒子外部位置拍摄照片的盒子。给猫拍的照片模糊不清，我们可以看到有一只猫，但不知道它是死是活。
相机上的闪光灯也去掉了一个“量子标签”，标记着猫的叠加。这张照片现在与猫的命运纠缠在一起，也就是说，可以通过以某种方式处理这张照片来决定猫发生了什么。然后可以将照片从盒子中取出，并在计算机或暗室中进行处理。根据处理照片的方法，我们可以找出猫是活的还是死的，或者闪光灯对猫做了什么，恢复量子标签。读者的选择决定了我们对猫的了解。我们可以找出它是死的还是活的，
（博科园图示）由于框中的猫(左上角)处于叠加状态，这意味着它可以处于许多不同的状态(例如死的和/或活的)，并且用量子标签来标记。猫的照片与盒子里的情况纠缠在一起。我们可以通过以某种方式处理照片来决定猫的命运(左下角)，或者我们可以通过使用不同的过程来恢复量子标签(右下角)来保持它的叠加。图片：Associate Professor Holger F. Hofmann and Emma Buchet/Hiroshima University
或者恢复拍摄照片时移除的量子标签，但不能同时恢复两者。这只是在我们对量子力学理解上向前迈出的一步。今天，它的完全应用仍然局限于像量子计算机这样的专家级系统，尽管它的一些方面也可以用于精确测量，以及使用量子密码术进行安全通信。这是研究的一个关键部分，真的很想知道为什么会有这种量子怪异，所以把重点放在测量上，因为这就是怪异的来源！
博科园｜研究/来自：广岛大学
参考期刊《新物理学期刊》
DOI: 10.1088/1367-2630/ab4451
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