維也納團隊創紀錄：七千原子團簇實現最大規模量子疊加態

奧地利理論物理學家埃爾溫·薛丁格於二十世紀提出的「薛丁格的貓」思想實驗，旨在闡述量子疊加的概念，該實驗於1935年提出，核心在於假設一隻貓在被觀察前，理論上同時處於生與死的疊加狀態。儘管薛丁格的初衷是為了探討哥本哈根詮釋的邊界，此實驗至今仍是探討量子與古典世界分野的基礎性思辨工具。

現代科學正持續將此理論推向更宏大的尺度。近日，維也納大學的物理學家團隊取得重大進展，成功創造出有史以來質量最大的物體量子疊加態，此成就被視為對薛丁格概念的實證延伸。該研究成果已於2026年1月21日發表在權威科學期刊《自然》上。研究團隊由Markus Arndt和Stefan Gerlich領導，博士生Sebastian Pedalino亦為重要貢獻者。

該實驗的關鍵在於，研究人員使由約7000個鈉金屬原子組成的原子團簇，展現出同時處於兩個不同軌跡的量子行為。這些團簇的直徑約為8奈米，質量超過170,000原子質量單位，其尺度已接近部分病毒顆粒。在實驗中，這些原子團簇並非表現為具有單一定點的粒子，而是如同波一般擴散，形成一系列具有可偵測干涉圖樣的軌跡疊加態。為達成此成果，團隊在超高真空和77K（-196℃）的低溫條件下，使用由三組激光光柵組成的干涉儀，以最小化環境干擾。

量子理論本身並未設定疊加態的尺寸上限，然而在宏觀尺度上，物體會因與環境的交互作用而發生「退相干」，導致波函數塌縮成一個確定的古典狀態。此次研究的卓越之處在於其達成的「宏觀性」（macroscopicity）指標，此指標綜合考量了物體質量、疊加態分離距離及量子態維持時間。根據團隊的聲明，這次實驗的宏觀性比先前紀錄高出一個數量級，儘管先前有團隊以振盪晶體創下質量紀錄，但其疊加距離極小。團隊成員Sebastian Pedalino強調，量子理論從未限制疊加態的質量或尺寸上限。

維也納大學的Stefan Gerlich指出，進一步擴大實驗規模將面臨嚴峻挑戰，因為粒子質量越大，其對應的波長越短，使得區分量子預測與古典預測的難度隨之增加。儘管如此，Gerlich表示，在15年前，他仍認為今日的實驗成果是難以實現的。這項研究不僅為探討量子世界與古典世界之間是否存在連續過渡提供了新的實證依據，也對量子計算等前沿技術領域具有潛在的啟示意義。團隊的下一個目標是嘗試將實驗對象推進至生物物質。