在没有进行测量之前，量子比特同时处于 0 和 1 的状态，只有在测量时，它才会以一定的概率坍缩到 0 或 1 的确定状态。
量子叠加原理是量子力学中最为奇特的概念之一，它使得量子系统能够同时处理多个信息，这也是量子计算潜在的巨大优势所在。在薛定谔的猫实验中，放射性原子的衰变和未衰变状态就构成了一种量子叠加态，进而导致猫处于既死又活的叠加态，这正是量子叠加原理在宏观世界的一种形象化延伸。
三、薛定谔的猫：思想实验的奇幻之旅
3.1 实验的设定与背景
20 世纪 30 年代，量子力学虽然取得了巨大的成功，但其中一些概念，如量子叠加态和测量问题，仍然引发了广泛的争议。当时，以尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）为首的哥本哈根学派认为，量子系统的状态在测量之前是不确定的，处于多个可能状态的叠加态，只有在测量时，系统才会随机地坍缩到其中一个确定的状态。这种观点与人们对宏观世界的直观认知相悖，许多物理学家难以接受。
为了揭示量子力学这一诠释的荒谬之处，薛定谔提出了他的猫思想实验。他希望通过将微观世界的量子现象与宏观世界的猫联系起来，让人们更直观地感受到量子力学诠释所带来的困惑。在这个实验中，猫的生死与放射性原子的衰变与否紧密相连，而根据量子力学的理论，在未观测时原子的状态不确定，从而导致猫也处于一种看似荒谬的既死又活的叠加态。
3.2 实验中的量子叠加态
在薛定谔的猫实验中，放射性原子的衰变是一个典型的量子过程。根据量子力学的规律，在没有对原子进行观测时，它处于衰变和未衰变的叠加态。这种叠加态并非是原子在衰变和未衰变两种状态之间快速切换，而是真正意义上同时处于这两种状态。
想象一下，原子就像一个神奇的硬币，它不是简单地正面或反面朝上，而是在未被观察时，同时处于正面和反面朝上的状态。这种状态在宏观世界中是难以想象的，但在微观的量子世界里，却是被实验所证实的现象。
而猫的状态则完全取决于原子的状态。如果原子衰变，猫就会死亡；如果原子未衰变，猫就存活。由于原子处于叠加态，猫也就随之处于既死又活的叠加态。这种从微观到宏观的延