猫を想像してみてください。生きている猫を想像しているのだと思います。どちらでも構いません。どちらにしてもあなたは間違っていますが、同時に正しいとも言えます。
これは、量子状態を説明するためにエルヴィン・シュレーディンガーが 1935 年に行った思考実験の前提であり、現在、研究者たちは太った（つまり巨大な）シュレーディンガーの猫を作り出すことに成功し、量子世界の限界とそれが古典物理学に取って代わられる場所をテストしています。
シュレーディンガーの実験とは、つまり、猫が箱の中にいるということです。箱の中には毒が入っており、箱の中にある放射性物質の原子が崩壊すると、毒が容器から放出されます。ある一定の時間内に放射性物質が崩壊するかどうかを知ることは不可能なので、箱が開けられ、何らかの客観的な真実が明らかになるまで、猫は生きていると同時に死んでいる状態です。（この思考実験について詳しくは、こちらをご覧ください。）
同様に、量子状態にある粒子（量子コンピュータでビットとして使用されている場合は量子ビット）は、測定されるまでは量子重ね合わせ状態（つまり「生きている」状態と「死んでいる」状態の両方の状態）にあり、測定された時点で重ね合わせ状態は破綻します。0か1のいずれかの値を保持する通常のコンピュータビットとは異なり、量子ビットは0と1の両方の状態を同時に保持することができます。
研究者たちは今、これまで作られたものよりもはるかに重いシュレーディンガーの猫を作製し、量子力学の世界が馴染みのあるマクロ世界の古典物理学に取って代わられるという、曖昧な世界を検証しようとしています。この研究は今週、サイエンス誌に掲載されました。
仮想の猫の代わりに、小さな結晶が2つの振動状態の重ね合わせに置かれました。振動状態（上向きまたは下向き）は、シュレーディンガーの思考実験における生死に相当します。原子を表すために、実質的に量子ビットである超伝導回路が使用されました。研究チームは、この回路に電場を生成する物質を結合させ、重ね合わせが結晶に伝わるようにしました。「キャピシェ？」
「結晶の2つの振動状態を重ね合わせることで、重さ16マイクログラムのシュレーディンガーの猫を効果的に作り出した」と、この研究の筆頭著者でETHチューリッヒの物理学者イーウェン・チュー氏は大学の発表で述べた。
16マイクログラムは砂粒ほどの質量に相当し、量子レベルでは非常に大きな質量です。リリースによると、「原子や分子の数十億倍の重さで、これまでで最も大きな量子粒子」とのことです。
物理学者が古典的物体において量子的な振る舞いを観測できるかどうかを検証したのは今回が初めてではない。昨年、別のチームがクマムシを量子もつれ状態にしたと宣言したが、複数の物理学者がギズモードに対し、その主張はナンセンスだと語っている。
これは少し異なります。最近の研究チームは、量子状態にある物体の質量を検証しただけで、生物をエンタングルする可能性を検証したわけではありません。生物をエンタングルする可能性は研究チームの計画には含まれていませんが、さらに大きな質量を扱うことで「実際の猫のマクロな世界における量子効果が消失する理由をより深く理解できるようになる」とチュー氏は述べています。
二つの世界の真の境界はどこにあるのだろうか？「誰も知らない」と、ETHチューリッヒの物理学者で論文の共著者でもあるマッテオ・ファデル氏は、ギズモードへのメールで述べた。「そこが興味深い点であり、質量が増加する系における量子効果の実証が画期的な理由だ」
この新たな研究は、シュレーディンガーの有名な思考実験を取り上げ、その実用的な応用を提示しています。重ね合わせ状態にある量子物質の制御は、非常に精密な測定を必要とする多くの分野で役立つ可能性があります。例えば、重力波を測定する干渉計のノイズ低減に役立ちます。
ファデル氏は現在、「重力が量子状態のデコヒーレンスに役割を果たしているかどうか、具体的には、数十年前にペンローズ氏が提唱したように、量子状態から古典状態への遷移に重力が関与しているかどうか」を研究している。重力は亜原子レベルには存在しないようで、素粒子物理学の標準モデルでは考慮されていない。
量子の世界は新たな発見に満ち溢れていますが、残念ながら、未知のもの、行き止まり、そして厄介な新たな問題でいっぱいです。
続き：科学者がシュレーディンガーの猫を救う
