薛定谔的猫既不是死的也不是活的，或者两者兼而有之，它漂浮在太空中，等待着它的盒子打开，等待着它的命运显现。图片来源：Robert Lea

量子物理学最违反直觉的方面之一是，量子系统与受宏观宇宙日常物理学支配的物理系统不同，即使这些状态是矛盾的，也可以同时存在于两种状态中。

这称为叠加态，然后将状态描述为重叠波。当不同波的波峰和波谷相遇并相互放大或抵消时，由建设性或相消性干扰引起的相长或相消干涉来解析叠加，从而产生单个波。

“薛定谔的猫”思想实验完美地证明了这一点，在这个实验中，一只与观察者隔绝的假想猫既死又活，直到进行测量并且叠加坍塌，导致单一状态自行解析。

尽管矛盾态叠加的概念听起来很疯狂，但这一原理和其他形式的“量子怪异”是技术革命的核心，其中包括量子传感器和量子计算机，它利用光子的基本特性进行测量。

例如，在量子计算机中，标准计算机的基本单位，“比特”被“量子比特”或“量子比特”所取代，量子比特可以同时存在于多个矛盾状态的叠加中，即薛定谔猫态。

俄罗斯莫斯科的独立研究员兰吉特·辛格（Ranjit Singh）和俄罗斯科学院斯特克洛夫数学研究所的亚历山大·E·捷列滕科夫（Alexander E. Teretenkov）在《物理开放》（Physics Open）上发表了一篇新论文，详细介绍了如何通过使用薛定谔猫态来提高量子技术的灵敏度，这些薛定谔猫态被“挤压”以压缩噪声量，即 随机、不可预测和不良信号 — 影响测量。

当参数|δ|2=0.09且交互时间t=0.5时，基本模态aˆ的维格纳函数。图片来源：物理公开赛（2023 年）。DOI： 10.1016/j.physo.2023.100198

“如果挤压薛定谔猫态与扰动介质耦合，则可以潜在地用于识别小扰动。与薛定谔猫状态相比，这种进动可能更有利，而不会挤压，“辛格说。

“我们的理论研究开辟了潜在的方法，通过使用光学参量处理来增加薛定谔猫态的光子数量，提高量子灵敏度，并保留薛定谔猫态中存在的干涉。

他补充说，在薛定谔猫态中增加光子的数量是很困难的，但他和捷列滕科夫发现了光学参数化过程的机制。Singh解释说，所使用的参数化过程还保留了干涉参数，并在量子系统中“压缩了噪声”。在增加光子数量的同时降低噪声可以提高量子灵敏度。

“关于使用挤压薛定谔猫状态的研究非常有趣。它已经开始迅速发展，在现代量子物理学和量子技术的许多方面都很有前途，“他补充道。“压缩态在量子光学中被广泛使用，而薛定谔猫态现在正在积极吸引科学家和技术人员的关注。

这项研究不仅具有理论意义，而且可以在重要的量子技术中产生具体应用，特别是在量子传感器中。“我们的研究处于现代量子物理学重要趋势的交叉点，”辛格总结道。

更多信息：Ranjit Singh 等人，挤压薛定谔猫态的量子灵敏度，Physics Open （2023）。DOI： 10.1016/j.physo.2023.100198