Google 首頁今(14)日為了慶祝「世界量子日」,特別在Doodle塗鴉換上「疊加態」的概念,疊加態為量子運算可能的基礎原理之一。而在量子力學裡有個非常有名的思想實驗就是「薛丁格的貓」,在去年爆紅台劇《不夠善良的我們》,就隱藏著「薛丁格的貓」的概念,意味著「未觀測之前,不是單一答案,所有可能性都同時存在。」

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▲Google 首頁今(14)日為了慶祝「世界量子日」,特別在Doodle塗鴉換上「疊加態」的概念,成為量子運算可能的基礎原理之一。(圖/翻攝官網)
▲Google 首頁為了慶祝「世界量子日」,特別換上動態的「疊加態」Doodle。(圖/翻攝官網)
今天Google Doodle換上了慶祝世界量子日的塗鴉,首頁上也引用了維基百科的解釋,量子力學裡態疊加原理表明,假若一個量子系統的量子態可以是幾種不同量子態中的任意一種,則它們的歸一化線性組合也可以是其量子態。稱這線性組合為「疊加態」。假設組成疊加態的幾種量子態相互正交,則這量子系統處於其中任意量子態的機率是對應權值的絕對值平方。 從數學表述,態疊加原理是薛丁格方程式的解所具有的性質。

「薛丁格的貓」疊加態思想實驗

看不懂量子學的解釋的話,可以來看看偶像劇的運用。去年爆紅台劇《不夠善良的我們》,有一幕是許瑋甯在一間名為「薛丁格的貓」餐廳門口讀著:「是答案在前方等待著我們?還是我們的意識選擇了我們存在的宇宙?」可以來解釋「疊加態」的概念。

在量子開放學院網站上有解釋,「薛丁格的貓」是著名的思想實驗,在這個想像實驗裡, 將一隻貓和毒氣瓶放入一個密封的箱子中,箱子中有一個偵測器,如果偵測器接收到衰變粒子,毒氣瓶就會被打破,並釋放毒氣導致貓死亡,反之,若沒有接收到衰變粒子,貓將會存活下來。我們尚未觀察箱子內結果前,貓正處於一個疊加態,然而一旦我們打開箱子觀察時,疊加態就會消失,只能看見兩種結果:活的貓或是死的貓。

▲會放上慶祝世界量子日塗鴉的地區,除了台灣同時有不少國家都換上此Doodle。(圖/翻攝官網)
▲除了台灣,還有不少地區會同步放上慶祝世界量子日的塗鴉。(圖/翻攝官網)
如何實際運用

「薛丁格的貓」可以延伸解釋現實世界很多事,在未確認前,答案不一定只有一種,可以用來解釋,感情未定狀態的薛丁格的戀愛,或是股票還沒賣掉的薛丁格的股票。

量子力學近代物理學的開端

量子力學是一個用來描述微觀世界的理論,常被視為近代物理學的開端。近年來,量子力學的理論被運用在許多地方上,包含被譽為「下個世代運算工具」的量子電腦(Quantum computer)。相較於傳統電腦,量子電腦可在短時間內處理極大量的資訊。量子電腦的技術主要涉及三個概念——「量子疊加 (Quantum superposition)」、「量子糾纏(Quantum entanglement) 」與「量子干涉(Quantum interference) 」。

▲請ChatGPT透過「薛丁格的貓」的概念製作一張示意圖,意味著未觀測之前,不是單一答案,所有可能性都同時存在。(圖/AI製圖)
▲請ChatGPT透過「薛丁格的貓」的概念製作一張示意圖,意味著未觀測之前,不是單一答案,所有可能性都同時存在。(圖/AI製圖)