一項開創(chuàng)性的實驗表明，成千上萬個原子的聚集既能表現(xiàn)為波，也能像粒子一樣。

大型物體包括貓不會出現(xiàn)量子效應，但物理學家尚未確定尺寸極限

薛定諤的貓好像變大了。物理學家創(chuàng)造了有史以來最大的“疊加態(tài)”——一個量子態(tài)，物體同時存在于多個可能位置的迷霧中。

維也納大學的一個團隊將約7000個寬約8納米的鈉金屬原子組成的單個簇置于不同位置的疊加態(tài)中，每個簇間距為133納米。每個塊狀簇不像臺球一樣穿透實驗裝置，而是像波浪一樣擴散成空間上不同的疊加態(tài)，然后干涉形成研究人員能夠探測到的模式。

柏林弗里茨·哈伯研究所的物理學家桑德拉·艾本伯格-阿里亞斯稱這是一個極好的結果。

量子理論并未限制疊加態(tài)的大小，但她解釋說，日常物體顯然并不以量子方式表現(xiàn)。她說，這個實驗——將像蛋白質或小病毒粒子這樣質量的物體置于疊加態(tài)中——幫助回答了“量子與經(jīng)典之間是否存在過渡？”這一大而幾乎哲學化的問題。作者們“表明，至少對于如此大小的星團，量子力學依然有效”。

將該實驗于1月21日發(fā)表在《自然》雜志上的英國布里斯托大學量子物理學家朱莉婭·魯比諾表示，這同樣具有實際意義。量子計算機最終需要維持數(shù)百萬個物體處于大型量子態(tài)，才能進行有用的計算。如果自然界讓系統(tǒng)坍縮超過某個點，而這個規(guī)模小于制造量子計算機所需的規(guī)模，那就成了科學的問題了。

疊加大小限制

物理學家們長期以來一直在爭論量子世界如何從一個底層的經(jīng)典的日常世界誕生出來。量子理論從未表明它在某個質量或尺寸以上就停止工作。

1935年，奧地利物理學家歐文·薛定諤通過他著名的貓類思維實驗揭示了量子力學常見解釋的荒謬性。貓被放入一個裝有毒藥的小瓶的盒子里，如果放射性原子衰變，毒藥會釋放出來。如果盒子與環(huán)境保持隔離，原子處于衰變和未衰變的疊加態(tài)，直到觀察到之前，貓?zhí)幱谝环N既有死也有活的未定義狀態(tài)。

在現(xiàn)實世界中，物體最終變得過于復雜或相互作用過多，無法維持疊加態(tài)，這一概念被稱為退相干。但量子力學也有擴展，稱為坍縮理論，認為系統(tǒng)在某個點之后，即使在孤立狀態(tài)下，也必然會退化到經(jīng)典態(tài)。在2025年《自然》雜志的一項調查中，4%的研究人員選擇了這些理論作為他們最喜歡的量子力學解讀?；卮疬@個問題的唯一方法是放大”量子實驗。

為此，佩達利諾和他的團隊在超高真空中以77開爾文（?196攝氏度）產生了一組簇狀束。研究人員將束流通過由三道激光束構成的光柵干涉儀。第一道干涉儀將簇引導通過狹窄的縫隙，從中它們擴散并同步傳播為波;然后它們通過第二組狹縫，使波以獨特的干涉模式相互干擾，最終的光柵可以探測到。