薛定谔的猫是一种神奇的量子叠加态，可以同时处于死和活的状态；而在熟悉的经典世界，物体总是有确定的状态。从量子到经典的转换是如何发生的？集智科学家、加州大学圣迭戈分校助理教授尤亦庄等人做了一个脑洞大开的实验——用AI观察薛定谔的猫。
AI眼中薛定谔的猫是死是活？是量子的叠加态还是经典的确定状态呢？
研究发现，对于较小的量子系统，人工智能模型可以理解全部的量子现实；然而随着量子系统的尺寸增加，模型很快就无法解码量子相干性，只能从数据中推断出薛定谔猫的经典现实：即要么活着要么死亡，而不会是同时。这就像是人类对于世界的认知。由此推测，在人类眼中世界之所以以经典的方式呈现，只是因为我们主观上信息处理能力不足。我们眼中的经典世界，只是真实量子世界的粗糙轮廓。
本文分文两部分，第一部分是尤亦庄老师基于GPT4对论文做的简要介绍，第二部分是社区成员董唯元老师结合量子贝叶斯主义（QBism）、量子达尔文主义（Quantum Darwinism）等理论所做的更深入解读。
量子力学，量子经典转换，薛定谔的猫态，量子贝叶斯主义，量子达尔文主义，人工智能解码薛定谔的猫：量子物理和人工智能的新颖交叉。
今天，我很高兴与您分享一场激动人心的旅程。让我们进入量子力学的核心，去探索物理学中一个历史悠久的难题——量子到经典的转换。我们将创新的人工智能技术与量子物理相结合，对量子力学中最为令人困惑的概念之一——薛定谔的猫进行建模！
薛定谔猫是物理学家厄温·薛定谔提出的一个思想实验，是一个神奇的量子叠加态，在这种状态中的猫可以同时死亡和活着，直到它被观察。然而，在我们的日常经验中，我们从未遇到过这样奇怪的叠加态。物体要么在这里，要么在那里，但从未同时。这引发了一个迫切的问题——量子世界如何转变为我们日常熟悉的经典世界的？这就是我们所谓的量子到经典的转换，这也是科学家们一个世纪以来一直在努力解决的谜题。
为了探讨这个问题，我们寻求了一个强大的盟友——人工智能。我们利用了生成型语言模型的力量（这是一种可以模仿人类写文章和聊天的人工智能）来模拟量子态的“经典阴影”。这些阴影是从量子多体态的随机局部测量中获得的经典记录，它们代表了量子态在退相干后弥散在环境中的经典信息。然而，通过收集这些薛定谔猫的经典阴影并在经典计算机上处理它们，我们希望解码薛定谔猫的量子本质。
我们希望考察这些语言模型是否能够“解读”出经典阴影数据中编码的量子相干性。量子相干性是量子力学的一个核心特征，也是量子信息处理的关键。它以描述了不同状态之间的量子叠加和干涉，类似于薛定谔的同时死亡和活着的猫。我们发现，对于较小的量子系统，强大的语言模型可以学会刻画量子相干性，并理解全部的量子现实。
然而，随着量子系统的尺寸增加，模型很快就无法解码量子相干性，因为它们被编码在数据的越来越高阶的关联之中，而这种关联的随机涨落随着系统的尺寸呈指数增长，以至于越来越难以被模型所把握。因此，人工智能模型只能从数据中推断出薛定谔猫的经典现实：即要么活着要么死亡，而不会是同时。
这项研究弥合了量子力学和熟悉的经典世界之间的差距，揭示了我们对宇宙的量子本质的认知或许会受到我们处理经典信息的能力的限制。随着我们不断发展完善这些模型和技术，人工智能将有望帮助我们逐渐揭示量子世界越来越深的奥秘，并使我们得以更加全面地理解和利用量子力学的神奇力量。