https://arxiv.org/pdf/2410.09331v1
當我們打開盒子觀察貓的狀態時，量子疊加態會坍縮，貓的狀態從既是死又是活的狀態變
為確定的死是活。此過程被稱為波函數坍縮。
中科大少年班學院院長盧徵天教授、合肥國家實驗室研究員夏添發表在《自然·光子學》
的研究中宣布他們讓原子量子疊加態保持了23分鐘的新紀錄。
研究團隊用波長為1036nm、功率為16W的線性偏振光晶格雷射光束（束腰為20μm），在
魔術波長上捕獲了大約 10000個Yb原子。原子首先在鄰近腔室的磁光阱中被預冷並加載，
隨後通過移動光學偶極阱沿x軸方向輸送到測量室。
實驗裝置被四層磁屏蔽所保護，內置cos(θ)線圈在z方向上產生一個穩定均勻的1.24μT
磁場，以最小化外部磁場干擾。
他們使用與1S0(F=5/2)→1P1(F′=5/2)能階躍遷共振的σ+偏振泵浦雷射脈衝，將原子初始
化到|F, F>拉伸態。接著用離共振的σ偏振控制雷射光束，沿x軸方向傳播，透過調節非線
性交互作用（張量交流斯塔克位移）誘導自旋旋轉。然後用與1S0(F=5/2)→3P1(F′=7/2)
能階躍遷共振的σ+偏振探測光束測量|F, F>中的歸一化布居數，利用光學晶格引入的差分
張量光移位進行狀態選擇性測量。
他們成功製備出了Yb原子的薛丁格貓態，該狀態是具有自旋量子數5/2的原子核自旋投影態
m=+5/2和m=/2的量子疊加。這個貓態被保護在無退相干子空間中，對光晶格產生的非均勻
張量光移具有免疫力。這是因為光晶格的哈密頓量HP貓態密度矩陣ρcat和Ho都對易因此避
免了光場帶來的退相干。這使得貓態實現了23分鐘的相干時間，研究人員指出:透過改善真
空條件，貓態的壽命有望進一步延長以匹配其相干時間 ，同時還可以藉助自旋回波技術來
進一步減少退相干效應。此研究也實現了0.12(1)nT的磁場測量靈敏度，比標準量子極限
0.22nT提高了約1.8倍，接近海森堡極限（HL）的0.10nT。
此研究可用於發展量子記憶體，並為量子運算中的錯誤修正提供必要的冗餘度。此外這項
工作也為尋找自旋感測器提供了新的可能性。這個接近海森堡極限磁場測量靈敏度的貓態
不僅可用於高精度磁場測量，還可應用於尋找永久電偶極矩、檢驗洛倫茲不變性，以及探
索超出標準模型的新物理現象。