在CT掃描中，通過對許多二維X射線的信息進行匯總重組，可以確切地建立出身體內部的三維圖。QOT的思想是在更寬廣的量子領域中做類似的事情。
撰文|Frank
翻譯|胡風、梁丁當
英文版
最新實驗表明，利用CT掃描的原理，我們可以“看到”亞原子粒子與波
幾周前，我驚喜地在一個數學網站上看見一則新聞報導，題為“量子重疊層析成像的實驗實現”。眾所周知，對量子系統進行成像十分困難。2020年，我和喬丹·科特勒提出了一項量子重疊層析成像技術，以獲得量子世界的清晰圖象。南洋理工學院的Yang團隊在一項突破性實驗中量子物理如何改變世界，實現了量子重疊層析成像技術。
量子重疊層析成像的英語是(QTO)。我們可以通過拆解與剖析這三個詞組，來理解哪些是QTO、以及它為何重要。
先來看Q。要勾畫一個量子體系，哪怕它很小，也須要一張很大的畫布。例如，一個只有兩到五個電子的量子系統量子物理如何改變世界，它的波函數有六到十五的空間維度。這讓化學學家深陷了一個困局：我們曉得描述系統的多項式是哪些，但是即使用目前最先進的超級計算機，我們也只能十分粗糙地求解系統的波函數。多電子量子體系的波函數包含了我們須要的所有信息。假如我們能否愈發確切地求解它，以更好地理解真實的量子世界，我們將才能把物理和材料科學，包括抗生素和催化劑的設計，提高到一個全新的高度。
為了解決這一挑戰，科學家們開發了量子模擬器和量子計算機。在理想的情況下，量子模擬器和量子計算機可以在模型層面實現我們所希望了解的系統的波函數。可到此為止，問題只解決了一半。我們還須要從波函數中讀取它所包含的信息。而這一步很難：量子熱學告訴我們，對波函數進申論量會使其“塌縮”，破壞了對它的進一步使用。
這時侯就須要發揮T（斷層掃描）的作用了。“斷層掃描”源自西班牙語“tomos”，意思是“切片或切塊”。它也是CT掃描（計算機輔助斷層掃描）中的T。在CT掃描中，通過對許多二維X射線的信息進行匯總重組，可以確切地建立出身體內部的三維圖。QOT的思想是在更寬廣的量子領域中做類似的事情。
怎樣從量子波函數中獲得它蘊藏的信息？這個問題有點像我們在玩填字游戲或益智棋盤游戲（）時遇到的困局。在這種游戲中，我們可以進行多次查詢（類似于檢測）。從每位查詢中，我們只能得到部份信息。我們可以把從波函數中獲取信息想像成在玩一個小型的填字游戲，其中包含了上千個字符；又或則是一個大規模的益智棋盤游戲，其中包含了上千個鐵釘和數十種顏色。難度可想而知。
這就引出了第三個字母，表示重疊的O。為了解決量子檢測問題，一個好的策略是以不同的碼率對波函數進行取樣，以獲得交疊的圖象信息。把這種圖象編織在一起，就才能產生一幅愈發完整的畫。南洋理工學院的研究人員們在實驗中測試了科特勒博士和我提出的算法。她們展示了這些技巧確實才能把測試圖象確切、有效地構建下來。
實驗成功的好消息喚起了我的一個美好追憶。幾年前的一個夏季，在斯德哥爾摩外的波羅的海河邊，科特勒博士和我有一次漫長的遛彎。當時，為了應對中國的杰出數學學家潘建偉提出的挑戰，我們想出了一個辦法，使波函數的檢測顯得比較實用。
略帶點甜蜜的是，好消息傳來時，我正在從肝臟放療中恢復，而恰恰是CT掃描診斷了我的病情。CT掃描為放療清除了許多不確定誘因。量子技術也必將對生物物理形成同樣的作用。似乎有這么三天，利用強效新藥，人們甚至不須要放療就能否復健。
英語版
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
弗蘭克·維爾切克是麻省理工大學數學學院士、量子色動力學的奠基人之一。因發覺了量子色動力學的漸近自由現象，他在2004年獲得了諾貝爾化學學獎。