量子叠加态是什么意思？大白话带你了解

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什么是量子叠加态

介绍量子叠加态之前，不得不提到一个经典的实验——薛定谔的猫

物理学家薛定谔设计了这个场景：

一只猫被关在密闭盒子里。盒子里有一个装置：少量放射性物质、一个盖革计数器、一瓶毒药和一个锤子。如果放射性物质发生衰变（量子事件，随机发生），盖革计数器探测到，触发锤子打碎毒药瓶，猫被毒死。如果放射性物质未衰变，猫就活着。

关键在于：放射性物质的衰变与否，在打开盒子观测前，处于量子叠加态——既衰变了又没衰变。 根据量子力学的诡异逻辑推导，盒子里的猫也必然处于一种“既死又活”的叠加态！只有当你打开盒子去看的那一瞬间，猫的状态才瞬间确定：非死即活。

这听起来是不是有点科幻色彩？现实中的猫不可能既死又活，但微观粒子的叠加态却是经过无数次精密实验验证的铁一般的事实。

量子叠加态说白了就是微观粒子在未被观测时，能以一种“既是A、又是B”的混合状态存在。它同时拥有多种可能性，直到我们去观测它，它才“被迫”选择成为其中一种确定的状态。

再举一个例子：想象一下，我们将一枚硬币向上抛出，它在空中旋转翻滚，在它落定之前，硬币的状态是什么，正面还是反面呢？其实在掉到地上落定之前，硬币状态其实处于一种模糊的“中间态”——它可能是正面，也可能是反面，即同时包含了正面和反面的可能，这其实就是叠加态的一种体现！

量子叠加态的坍缩之谜

量子叠加态最令人难以理解的的点在于：为什么观测行为本身会改变结果（比如双缝干涉实现）？ 为什么我们“看一眼”，就能让处于多种可能性的粒子瞬间“选定”一个状态？

对于这个问题，科学家至今仍在激烈争论“观测导致坍缩”的本质。是意识的作用？还是仪器与粒子的不可避免的相互作用？这仍是量子力学最深的谜团之一。但确定的是，测量行为本身改变了量子系统，把它从叠加的多种可能性中“拉”出来，固定成一个现实。

量子叠加态和科技的关系

看了上述的内容，您对量子叠加态有了基本的认知，但是你可能会想，这么神秘的东西，能应用于科技吗。值得肯定是，量子叠加态绝非科学家们的游戏，它是未来革命性技术——量子计算的核心基石。

量子计算利用量子叠加态，可以并行处理计算，在模拟分子药物反应、优化海量物流路线、金融组合优化等领域具有颠覆性的潜力。谷歌、IBM等科技巨头正竞相研发，试图驾驭这种源于量子叠加态的“分身”超能力。量子叠加态展现的世界挑战着我们对“存在”和“现实”的根深蒂固的理解。它揭示了一个真相：在微观层面，确定性的“非此即彼”让位于概率性的“亦此亦彼”。宇宙在最基础的层面上，本质是概率性的、模糊的。

当量子计算机逐渐从实验室走向应用，量子叠加态这一曾让爱因斯坦困惑不已的“幽灵”，正在成为撬动未来文明的科技支点。目前国内的超导量子计算机的“本源悟空”全球访问量已超3000万次，您可通过链接在量子云平台体验真实量子计算机👉👉：超导量子计算机体验和使用-本源量子云