薛定谔的猫是物理学家埃尔温·薛定谔(ErwinSchrodinger)在1935年与阿尔伯特·爱因斯坦(AlbertEinstein)讨论时提出的思想实验。薛定谔设想：一只猫、一瓶毒药和一个放射源被放在一个密封的盒子里。如果盒子内的探测器检测到放射性（放射源中发生了单个原子衰变），那么烧瓶就会被打碎，释放出毒药杀死猫。当人们打开盒子时，看到的猫要么活着要么死亡。但根据哥本哈根解释，原子放射源中的原子处于衰变与不衰变的叠加态，猫应当处于活着与死亡的叠加态。

1935年，爱因斯坦(Albert Einstein)、鲍里斯·波多尔斯基(Бори́с Я́ковлевичПодо́льский)、内森·罗森(Nathan Rosen)发表了著名的提出EPR佯谬的文章。在论文中，他们论证了可能存在不属于量子理论的“现实元素”，并推测有可能构建包含这些隐变量的理论。文章中还强调了量子叠加原理的反直觉性质，即两个粒子组成的量子系统即使相隔很远，它们之间也会形成叠加态，一个粒子的量子态的变化会影响另一个粒子。他们认为，这是超光速的，根据相对论这是不可能的。因此，文章中认为缺乏可分离性意味着量子力学作为现实理论是不完整的。

薛定谔与爱因斯坦就EPR佯谬的文章交换了信件。在信件中，爱因斯坦指出，不稳定的火药桶的状态包含爆炸与未爆炸状态的叠加，这是荒谬的。

为了进一步说明量子叠加态如何使得大尺度的系统处于叠加态，薛定谔提出了薛定谔猫的思想实验：一只猫、一瓶毒药和一个放射源被封闭在一个盒子里，毒药是否释放，即猫的生死取决于放射性原子的状态。根据量子力学的哥本哈根解释，在观察之前猫处于生死的叠加态。最初，薛定谔希望用这个例子来说明量子力学的哥本哈根解释是荒谬的。

薛定谔的原文中写道:

人们甚至可以设计出完全滑稽的事件。一只猫与以下可恶的装置（必须保证其免受猫的干扰）一起放入钢室中：有少量的放射性物质，如此之少以至于在一个小时内，其中一个原子可能会发生衰变，而且以同样的概率，它们都不会发生衰变（编者注：即有一个原子衰变的概率是50%。如果衰变发生，那么计数管会放电，并通过继电器释放一个锤子，该锤子将敲碎一小瓶氢氟酸。如果一个人等待这个系统一小时，他会告诉自己，如果此期间没有原子衰变，那只猫还活着。而即使一次原子衰变也会将猫毒死。整个系统的波函数将通过将活猫和死猫（请原谅这个表达）混合或等分分布来表达这一点。

薛定谔在与爱因斯坦的通信中发展了这个思想实验的想法。他提出了波函数不能代表现实。1950年，爱因斯坦给薛定谔的一封信中写道：

除了劳厄之外，你是唯一一个看到一个人无法绕过现实假设的当代物理学家，只有你一个人是诚实的。他们中的大多数人根本看不到他们正在与现实玩什么样的冒险游戏——现实是独立于实验建立的东西。然而，他们的解释被你的放射性原子+放大器+火药装药+盒子里的猫的系统最优雅地驳斥了，其中系统的波函数既能包含活着的猫，也包含被炸成碎片的猫。没有人真的怀疑猫的存在与否是独立于观察行为的事情。

其中，火药是爱因斯坦与薛定谔的谈话中提到的。

哥本哈根解释是目前被广泛接受的量子力学的解释，也是薛定谔猫最初所驳斥的理论。哥本哈根解释没有唯一的明确的表述，它包含20世纪许多科学家和哲学家对量子力学的观点。普遍接受的哥本哈根解释的一些基本原则包括：

1. 玻恩(Bohn)规则：系统的状态由波函数来描述，一个状态对应波函数的模方是产生该系统的测量结果的概率。

2. 在观察期间，系统必须与实验设备交互。当设备测量时，系统的波函数会坍缩，不可逆地转化为可观测对象的特征状态。

3. 波函数是客观的，它不以科学家的意志转移。波函数在实验中未测量的部分没有现实意义。

尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)是对哥本哈根解释做出主要贡献的物理学家之一。根据玻尔的解释，猫关在盒子里的状态由|衰变的原子核，死猫⟩与|未衰变的原子核，活猫⟩状态叠加组成。当我们打开盒子时，观测会使叠加态坍缩到一个确定的态。叠加态本身没有物理意义：薛定谔的猫在被观测之前就处于活着或者死了的状态，但是猫和盒子形成了不可分割的整体。

。根据冯·诺依曼解释，在量子态没有坍缩的情况下，可以用量子力学来预测，观察量子态叠加的观察者将变成不同观察者所看到的不同事物的叠加。观察者有一个波函数，它描述了所有可能的结果。然而，在实际经验中，观察者从来都没有感觉到叠加，而是总是感觉到其中一个结果确定地发生了。这个链条可以一直延长，直到出现有意识的观察者，导致波函数崩溃。诺依曼断言，有意识的观察者对于波函数的坍缩是必要的。

冯·诺依曼的解释被尤金·魏格纳(Eugene Wigner)采用。维格纳设想，朋友打开了盒子，在没有告诉任何人的情况下观察了这只猫。从魏格纳有意识的角度来看，这位朋友是波函数的一部分，他见过一只活猫，也见过一只死猫。从第三者有意识的角度来看，一旦魏格纳从朋友那里了解到了结果，魏格纳本人就会成为波函数的一部分，这个链条可以无限延长。

。在多世界解释中，盒子打开后猫的活着和死亡状态仍然存在，但彼此会退相干。

“这听起来就像科幻小说，然而……它是基于无懈可击的数学方程，基于量子力学朴实的、自洽的、符合逻辑的结果。”“在量子的多世界中，我们通过参与而选择出自己的道路。在我们生活的这个世界上，没有隐变量，上帝不会掷骰子，一切都是真实的。”

格利宾在书中写道：“埃弗莱特……指出两只猫都是真实的。有一只活猫，有一只死猫，它们位于不同的世界中。问题并不在于盒子中的放射性原子是否衰变，而在于它既衰变又不衰变。当我们向盒子里看时，整个世界分裂成它自己的两个版本。这两个版本在其余的各个方面都是全同的。区别只是在于其中一个版本中，原子衰变了，猫死了；而在另一个版本中，原子没有衰变，猫还活着。”

也就是说，上面说的“原子衰变了，猫死了；原子没有衰变，猫还活着”这两个世界将完全相互独立地演变下去，就像两个平行的世界一样。格利宾显然十分赞赏这一诠释，故他接着说：“这听起来就像科幻小说，然而……它是基于无懈可击的数学方程，基于量子力学朴实的、自洽的、符合逻辑的结果。”“在量子的多世界中，我们通过参与而选择出自己的道路。在我们生活的这个世界上，没有隐变量，上帝不会掷骰子，一切都是真实的。”按格利宾所说，爱因斯坦如果还活着，他也许会同意并大大地赞扬这一个“没有隐变量，上帝不会掷骰子”的理论。

这个诠释的优点：薛定谔方程始终成立，波函数从不坍缩，由此它简化了基本理论。它的问题设想过于离奇，付出的代价是这些平行的世界全都是同样真实的。这就难怪有人说：“在科学史上，多世界诠释无疑是目前所提出的最大胆、最野心勃勃的理论。”

1964年，约翰·斯图尔特·贝尔(John Stewart Bell)提出：爱因斯坦局域性原理的替代理论实际上预言了一个可以检验的不等式关系，它与量子力学预测不相符。在接下来的几年里，物理学家提出了贝尔定理的多种变体。目前被广泛使用的贝尔定理的变体是CHSH (Clauser-Horne-Shimony-Holt) 不等式。

假设Alice和Bob的距离非常远，他们的同事Victor准备了一对纠缠的粒子，将其中一个发给Alice，另一个发给Bob。Alice可以选择用或来测量粒子所处的态，Bob可以选择用或测量，测量结果是或。设Alice用测量的结果是，Bob用测量的结果是，考虑下面这个表达式

(1)

由于，，(1)式中或，因此表达式(1)的值是。多次测量后式的平均值的绝对值小于等于，即

(2)

这就是CHSH不等式。它的推导取决于两个假设：1.测量结果必须独立于测量而存在，这被称为现实主义假设；2.Alice的行动不会影响Bob的结果，这被称为局域性假设。

量子力学理论可以违反CHSH不等式。假设Victor准备了一对量子比特，这对纠缠态用贝尔态来描述

(3)

其中和式泡利矩阵的归一化的本征态（允许出现一个相位因子）。然后，Victor将第一个量子比特传递给Alice，将第二个量子比特传递给Bob。Alice可以用来测量量子比特，Bob可以选择用测量。容易验证，这些算符的测量结果都是。计算测量的期望值得到

(4)

于是，我们可以得到(1)的数值

(5)

这违反了CHSH不等式。

在量子力学中，薛定谔猫态是指两个正交的状态线性叠加的量子态。在实际的物理问题中，通常考虑所有原子的自旋向上和自旋向下两种状态的叠加，这被称为格林伯格-霍恩-塞林格态(GHZ态)，它是高度纠缠的。在量子光学上，GHZ态可以通过几个不同的光子均处于垂直偏振和水平偏振状态的叠加来实现，这项工作已经由潘建伟院士团队实现。

在量子光学中，薛定谔猫态被定义为单到两个相反相位的相干态叠加

（6）

（7）

其中

（8)

(9)

注意到（6）中只包含偶数阶项，因此被称为偶数薛定谔猫态；（7）只包含奇数阶项，被称为奇数薛定谔猫态。广义来讲，还可以控制量子态之间的相位，实现由多个态叠加成的薛定谔猫态。比如，一个三阶的薛定谔猫态的表达式是

(10)

美国国家标准和技术研究所的莱布弗里特等人在最新一期《自然》杂志上称，他们已实现拥有粒子较多而且持续时间最长的“薛定谔猫”态。实验中，研究人员将铍离子每隔若干微米“固定”在电磁场阱中，然后用激光使铍离子冷却到接近绝对零度，并分三步操纵这些离子的运动。为了让尽可能多的粒子在尽可能长的时间里实现“薛定谔猫”态，研究人员一方面提高激光的冷却效率，另一方面使电磁场阱尽可能多地吸收离子振动发出的热量。最终，他们使6个铍离子在50微秒内同时顺时针自旋和逆时针自旋，实现了两种相反量子态的等量叠加纠缠，也就是“薛定谔猫”态。

奥地利因斯布鲁克大学的研究人员也在同期《自然》杂志上报告说，他们在8个离子的系统中实现了“薛定谔猫”态，维持时间稍短。

2023年5月，瑞士苏黎世联邦理工学院科学家让一个“体重”为16微克（质量为原子或分子的几十亿倍）的微小晶体处于两个振荡状态的叠加态，创建了迄今最重“薛定谔的猫”。