2025年是“国际量子科学与技术年”，PhysicsWorld推出系列文章介绍量子世界“奇异”现象，首篇聚焦量子芝诺效应。该效应与古希腊芝诺悖论“飞矢不动”异曲同工，将哲学难题转化为现实。
量子芝诺效应的原理 ：想象一个不稳定的量子系统，可处于“清醒”或“昏睡”态，正常会“衰变”从清醒到沉睡。但频繁的外部干扰会将其从“清醒 +沉睡”叠加态拉回“清醒”，使其一直保持该状态。用物理术语说，持续“测量”让量子系统“冻结”在某个状态，这就是量子芝诺效应。
与经典世界的差异：经典世界中，盯着系统看，它正常演化，如烧水总会烧开。但量子世界里，频繁“测量”会阻止系统自然演化。早期量子物理学家对测量与结果的联系看法不一，如今研究者将量子芝诺效应当成工具，应用于量子计算、量子态工程等前沿领域。
在量子计算中的应用——抑制噪声：量子计算中，希望量子比特维持特定状态，但环境干扰易使其“退相干”。研究者采用多种策略抑制噪声，其中一种是利用量子芝诺效应，通过不断施加“踢”操作，抵消系统变化，让量子比特免受噪声影响。
量子态工程中的应用：量子态工程旨在限制系统出现在特定状态。通过“设定视野”，即持续“观察”，物理学家能控制系统行为路径。如塞尔日·阿罗什团队用里德堡原子精确控制电子状态，使其被困在“薛定谔猫态”，激发出一系列有趣量子态。
关于“测量”的思考：量子芝诺效应中，几乎任何“干扰”都能起到“测量”作用。斯梅尔齐团队用一束激光照射系统，实现与传统“投影测量”相同效果。此外，还有量子反芝诺效应，测量有时能加速量子系统跃迁，物理学家正在研究两者界限。
总之，量子芝诺效应从古希腊的哲学悖论，成为现代物理学家手中的强大工具，其研究不断推进，为量子领域带来新的可能。
