在CT扫描中，通过对许多二维X射线的信息进行汇总重组，可以确切地建立出身体内部的三维图。QOT的思想是在更宽广的量子领域中做类似的事情。
撰文|Frank
翻译|胡风、梁丁当
英文版
最新实验表明，利用CT扫描的原理，我们可以“看到”亚原子粒子与波
几周前，我惊喜地在一个数学网站上看见一则新闻报导，题为“量子重叠层析成像的实验实现”。众所周知，对量子系统进行成像十分困难。2020年，我和乔丹·科特勒提出了一项量子重叠层析成像技术，以获得量子世界的清晰图象。南洋理工学院的Yang团队在一项突破性实验中量子物理如何改变世界，实现了量子重叠层析成像技术。
量子重叠层析成像的英语是(QTO)。我们可以通过拆解与剖析这三个词组，来理解哪些是QTO、以及它为何重要。
先来看Q。要勾画一个量子体系，哪怕它很小，也须要一张很大的画布。例如，一个只有两到五个电子的量子系统量子物理如何改变世界，它的波函数有六到十五的空间维度。这让化学学家深陷了一个困局：我们晓得描述系统的多项式是哪些，但是即使用目前最先进的超级计算机，我们也只能十分粗糙地求解系统的波函数。多电子量子体系的波函数包含了我们须要的所有信息。假如我们能否愈发确切地求解它，以更好地理解真实的量子世界，我们将才能把物理和材料科学，包括抗生素和催化剂的设计，提高到一个全新的高度。
为了解决这一挑战，科学家们开发了量子模拟器和量子计算机。在理想的情况下，量子模拟器和量子计算机可以在模型层面实现我们所希望了解的系统的波函数。可到此为止，问题只解决了一半。我们还须要从波函数中读取它所包含的信息。而这一步很难：量子热学告诉我们，对波函数进申论量会使其“塌缩”，破坏了对它的进一步使用。
这时侯就须要发挥T（断层扫描）的作用了。“断层扫描”源自西班牙语“tomos”，意思是“切片或切块”。它也是CT扫描（计算机辅助断层扫描）中的T。在CT扫描中，通过对许多二维X射线的信息进行汇总重组，可以确切地建立出身体内部的三维图。QOT的思想是在更宽广的量子领域中做类似的事情。
怎样从量子波函数中获得它蕴藏的信息？这个问题有点像我们在玩填字游戏或益智棋盘游戏（）时遇到的困局。在这种游戏中，我们可以进行多次查询（类似于检测）。从每位查询中，我们只能得到部份信息。我们可以把从波函数中获取信息想像成在玩一个小型的填字游戏，其中包含了上千个字符；又或则是一个大规模的益智棋盘游戏，其中包含了上千个铁钉和数十种颜色。难度可想而知。
这就引出了第三个字母，表示重叠的O。为了解决量子检测问题，一个好的策略是以不同的码率对波函数进行取样，以获得交叠的图象信息。把这种图象编织在一起，就才能产生一幅愈发完整的画。南洋理工学院的研究人员们在实验中测试了科特勒博士和我提出的算法。她们展示了这些技巧确实才能把测试图象确切、有效地构建下来。
实验成功的好消息唤起了我的一个美好追忆。几年前的一个夏季，在斯德哥尔摩外的波罗的海河边，科特勒博士和我有一次漫长的遛弯。当时，为了应对中国的杰出数学学家潘建伟提出的挑战，我们想出了一个办法，使波函数的检测显得比较实用。
略带点甜蜜的是，好消息传来时，我正在从肝脏放疗中恢复，而恰恰是CT扫描诊断了我的病情。CT扫描为放疗清除了许多不确定诱因。量子技术也必将对生物物理形成同样的作用。似乎有这么三天，利用强效新药，人们甚至不须要放疗就能否复健。
英语版
AthattheCTscanscanalsobeusedtoviewandwaves
AofweeksagoIgotanicefromanewsstoryona“Theof.”ItonworkbyYangandat,whoabyandmein2020.Thislineofworkaimstogetaclearimageofthehard-to-viewworld.
Eachofthethreewordsin(QTO)canusesometowhatisandwhyit.
Let’slookattheQfirst.Agoodneedsaverylarge,evenwhenit’sverysmall.For,thewaveforoftwotofiveexistinfromsixto15.Thisputsina.Weknowwhattheare,butusingwecanonlysolvethemvery.Ifwecoulddoajobof,wewouldbeabletotakeand,theofdrugsand,tonew.Waveofmulti-allthe.
andaremeanttorisetothis.,theycanthe-waveoftheyou’reto,asasortofscalemodel.Butwiththat,thewillonlybehalf-.Thethingis,it’snoteasytoreadthethatwave.In,,awave“”itanditforuse.
That’swheretheT,for,comesin.“”fromtheGreek“tomos”“slice,or.”ItisalsotheTinCTscan(-).CTscansthefrommany2-DX-raysintoan3-Dofthebody’s.TheideawithQOTistodointherealm.
Theofwaveisliketheposedbygameslikeand.Inthosegames,youmake(akinto)andgetbackonlyfromeachone.Butnowthattheofortheofpegsandof.
Thatustothethird,Ofor.Agoodfortheisthatthewavewith.Thisgivesyouthatyoucanweaveintoa.ThethethatDr.andIcameupwithbythattheygavebackatestimageand.
ThegoodnewsfromthebackofthelongwalkbytheSea,,thatDr.andItookafewyearsago.There,toafromtheJian-WeiPan,wetheofwave.
ThenewscamejustasIwasfrom.Thatwas,sinceitwasaCTscanthathadmy.Thathastakenalotoftheoutof.willdothesamefor.,bynew,itmighteventaketheoutof.
Frank
弗兰克·维尔切克是麻省理工大学数学学院士、量子色动力学的奠基人之一。因发觉了量子色动力学的渐近自由现象，他在2004年获得了诺贝尔化学学奖。