维也纳团队创造创纪录量子叠加态，拓展“薛定谔的猫”实验尺度

奥地利理论物理学家埃尔温·薛定谔于1935年提出的“薛定谔的猫”思想实验，旨在阐明量子叠加的悖论性概念：一只被置于密闭箱中的猫，其生死取决于一个随机量子事件，从而在观测前理论上处于“活”与“死”的叠加状态。如今，现代科学正致力于在日益宏大的尺度上实现这一理论。近期，维也纳大学的一组物理学家报告了一项里程碑式的成就，成功创造了迄今为止有记录以来最大质量物体的量子叠加态，该成果于2026年1月21日发表在《自然》杂志上。

这项实验证明，由大约7000个钠金属原子组成的单个原子团簇，其宽度约为8纳米，表现出同时处于两个不同位置的量子行为，其位置彼此间隔133纳米。这些原子团簇并未沿单一轨迹运动，而是展现出波动特性，扩散成一系列空间上分离的轨迹叠加态，随后这些波相互干涉，形成了一个可被探测到的明确图案。该研究团队的作者之一、维也纳大学的塞巴斯蒂安·佩达利诺（Sebastian Pedalino）指出，量子理论“从未表明它在超过特定质量或尺寸时就会失效”，这表明量子力学在这一尺度上依然有效。

该突破的意义在于其实现的“宏观性”（macroscopicity）指标，该数值比先前记录提高了约一个数量级，达到了μ=15.5。尽管如此，此前瑞士联邦理工学院（苏黎世）在2023年曾记录了涉及一个16微克振荡晶体的叠加态。该实验的理论基础部分源于杜伊斯堡-埃森大学的克劳斯·霍恩伯格（Klaus Hornberger）数十年来在近场干涉测量方面的工作。

日常宏观物体因“退相干”现象而无法展现出这种特性，即系统与环境相互作用后，波函数瞬间坍缩至一个确定的经典状态。德国弗里茨·哈伯研究所的物理学家桑德拉·艾本伯格-阿里亚斯（Sandra Eibenberger-Arias）称赞该成果“非常出色”，并指出该实验有助于探究量子与经典世界之间是否存在过渡区域，特别是将蛋白质或微小病毒颗粒等更大质量物体置于叠加态的可能性。

英国布里斯托大学的量子物理学家朱莉娅·鲁比诺（Giulia Rubino）强调了该研究的实际意义，她提到量子计算机的有效运行最终需要维持数百万个对象处于量子态，若自然系统的阈值低于此规模则会构成问题。该团队的下一步目标是尝试将实验对象推进到生物物质，这在约15年前曾被认为是一个“不可能完成的任务”。薛定谔的实验最初是对哥本哈根诠释的一种批判，但它至今仍是探索量子与经典世界界限的核心工具。