如何看待科学家发现「量子跃迁」有预警信号？ 第1页

20190613更：看了很多的评论，还有一些相关的知乎问题，好像很多人觉得这个工作证伪了量子力学的随机性（概率解释）or不连续性，甚至认为量子力学被推翻了。。。我觉得实在是有必要澄清一下。这个工作本身没有推翻任何现有的量子力学理论！实验的所有结论都与理论学家用现有的量子力学理论预测预相符！我不知道是哪家媒体的报道出现了偏差。。他们是要负责任的。。

解释一下量子力学的随机性和不连续性：比如我们考虑电子可以占据GD这两个分立的能级，能量分别是EG和ED，如果电子处在叠加态，那么如果我们测电子能量，单次测量的结果只可能是EG或者ED（不连续），单次实验测出来是哪个是随机的（随机性）。

量子跃迁是指，在光场中，原子的电子可以吸收或者放出一个光子能量在GD两个能级间跃迁（G->D或者D->G），这篇文章的结论是：量子跃迁这一过程发生的时间虽然是随机的，但是发生前有预兆，而且跃迁过程连续。这跟测量都没关系啊！咋就被理解成推翻了量子力学的随机性和不连续性。。。

文章第三幅图的Z_GD展示的就是测量到电子在G态或者D态的概率（Z越小测到G的概率越大），作者明确说了，单次实验只能测出来电子在G或者D，那条线是做了680万次实验平均下来的结果，所以才是连续的。为什么要画概率？因为每一次测得的结果是随机的啊！概率的变化是连续的，不代表每次实验的结果也是连续的啊！

20190611更：拖延症晚期的我终于把文章逆转量子跃迁那部分补上了。。。

评论区很多知友反应看不懂。。。确实写的有点太晦涩了。。简单的科普可以看题主引的那个报道，里面是用薛定谔的猫来讲这个事情，或许更生动形象好理解。不过那个报道对物理原理和实验方法说的不太多，希望这个回答可以帮助大家理解。

耶鲁大学两位超导量子计算大佬又搞了个大新闻啊！

这个工作是说，通过对量子态的测量可以预测量子跃迁的发生。由于这种预警信号的存在，他们还可以主动对体系进行操控，把进行到一半的量子跃迁拉回来。

在量子力学建立之前，波尔用他的三个假设解释了氢原子光谱，这就是著名的波尔模型，波尔模型现在还出现在很多量子力学或者原子物理的教科书里。波尔模型有三个基本假设：定态假设（原子中的电子可以在一系列轨道上稳定运动）、角动量量子化假设（这些轨道的角动量是普朗克常数的整数倍）和跃迁假设（原子可以通过吸收或者放出能量在这些轨道上跳来跳去）。

当人在不停地观测原子的状态时（强测量），这种跃迁发生的时间是随机的。但这并不代表我们不能预测量子跃迁的发生。这篇文章就是利用实时测量结果的一些特征预测跃迁，并且扭转跃迁。

下面讲讲这个实验具体怎么做的吧

他们用超导电路做出了有D, B, G三个能级的量子体系，也就是他们所谓的人工原子。其中D和G是量子跃迁发生的两个能级，B的引入是为了测量跃迁的发生。DG之间的耦合 产生量子跃迁，BG之间的耦合使得研究人员可以通过测量B得到原子G态的概率。

上图中蓝灰红分别代表原子处在BGD三个状态。当原子处在G态的时候，由于BG耦合的存在，可以看到原子在BG之间跃迁（这个虽然也叫跃迁，但我们感兴趣的是GD的跃迁，不是这个）。在0到~33us之间，原子一直处于G状态（蓝灰交替），但是在45us之后，原子处在D状态（红色），这说明在45us的时候发生了量子跃迁（G到D）。但是这中间的12us时间里（粉色阴影的区域），虽然原子仍处在G，但是我们看不到B（蓝色）了。这就是预警信号！

他们在预警期做了state tomography，可以看到在这12us内，量子态是从G连续变到D的（对应着Z_GD从-1连续变到+1），说明量子跃迁不是一个瞬时的过程！

从上图还可以看到在中间时刻 ，Z=0，也就是量子跃迁刚好进行到了一半，在这个时候，自旋是朝X方向的。所以大致来说，量子跃迁的过程自旋从-Z到X再到Z。知道了这个轨迹，研究人员就可以在中间时刻 把X再转回到-Z，人为逆转这个进行到一半的跃迁过程。

最后以我粗浅的认识谈一下如何看待吧。。。

这个结果之前是被理论预言的。所以这篇文章的主要结论：量子跃迁是连续、相干、可预测的，这三点从理论的角度上并没有什么意外的。这个理解上也很自然，因为量子跃迁说的是一个开放系统，比如在光场中的原子，只看原子的话会发现有跃迁。但是如果把光考虑进来，整个系统就是封闭系统，所有的演化都是连续、相干、可预测的，原子作为其子系统也应该具有这样的性质。

当然实验验证也非常重要，毕竟对于物理学来说，算出来的永远没有看到的靠谱。这个实验的control也比较复杂，能做出来也很厉害。