量子力学中一个重要的概念是“态叠加”，而基于此最为著名的思想实验莫过于“薛定谔的猫”：小猫被关进一个装有毒气触发装置的箱子里面，里面还有 50% 可能会衰变的原子，如果原子衰变了，放射出来的粒子就会触发毒气让小猫死亡。要进行观测，就需要打开箱子，而我们所观测到的猫，要么是活着的，要么已经献身于科学了；而我们若是不打开箱子，小猫按照量子力学的理论，是既死又活的，用精确的语言描述，是处于“死” │0> 和 “活” │1> 两个状态的叠加 [1] 。我们观测到的，要么是 │0> 要么是 │1>，而不可能是 │0> 和 │1> 的叠加——a*│0> + b*│1>：只要观测，叠加态便不复存在。

有趣的是，这个思想实验本来旨在驳斥哥本哈根基于概率的量子力学解释的荒谬性，可历史车轮滚滚，哪想到后来却被作为解释叠加态的必要小菜，还补充说明了量子力学在宏观尺度下由于不确定性原理：一切都归于确定，不会真有既死又活的宏观小猫存在。

那么，有没有可能进行不用打开箱子的间接观测呢？数学上已经证明这种被称为 “弱观测” 的观测是完全可能的，这种观测不是直接观测到 │0> 或者 │1>，而是通过观测某个量子系统的其他信息，间接推测出来这个量子系统处于什么样的叠加态。

然而，直到最近，都没有实验真正做到了数学理论预测的结果；去年，麻省大学波城分校的 K. Jacobs 所领导的小组设计了一个可能实现这个理论的 实验 。今年，加州大学伯克利分校的 R. Vijay 所领导的小组完成名为《量子位的量子反馈控制》的弱观测实验（论文的 arXiv 地址 [ PDF ]），其结果被发表在了今年 10 月的《自然》上。论文的第二作者C. Macklin 也在 reddit 上开了一个 IAmA 帖子 介绍这个研究成果。

这个实验干了一件什么事情呢？ 首先，我们观测的对象是一个超导回路，由于超导体的特殊性质，这个回路能储存一个量子位（qubit， [2] ）的信息。接着，这个回路进入了 │0> 态 和在 │1> 态之间的高频振动状态，使得系统会经历所有的叠加态。然后，我们开始测量这个振动的频率，而不是去观测这个振动在某一时刻处于 │0> 或者处于 │1>，或者是两者之间的某个状态。

但天理难撼，这个基于频率测量的弱观测依然会破坏叠加态，对回路的振动频率有不可预知的随机扰动。不过，R. Vijay 小组的博士生们巧妙的设计了一个 “循环回馈机制”（feedback control loop），某次观测会对振动进行扰动，但是在振动被这次观测随机扰动的同时，回路中的回馈系统会产生一个回馈信号，抵消掉观测对回路的状态的随机影响；于是乎，实验成功实现了 “观测→扰动→回馈→回到正常→再观测” 的循环，并且基本正确测量出了超导回路应该有的高频振动。

实验的结果并不是最完美的，但却在测量量子位的叠加态上迈出了一大步，人类正往实现量子计算机的道路上前进着。

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