量子的瞬間狀態變化是物理學中一個未解決的主要問題
量子力學是一種在微觀尺度下描述宇宙物理的理論，它因其不確定性曾一度讓眾多物理學家感到頭痛。這種變化是發生在量子領域，它從一種狀態轉移到另一種狀態的過程是瞬間發生的，這種“量子躍遷”的真實本質在物理學中是一個未解決的主要問題。
1986年的首次突破然而，近幾十年來，隨著技術的不斷進步，使得物理學家們可以在更為理想的實驗環境中，更加仔細地探索這個問題。其中最根本的突破出現在1986年，當時研究人員第一次透過實驗驗證了量子躍遷是可以觀察和研究的實際物理事件。從那以後，穩步的技術進步為這一神秘現象打開了更深入的前景。
2019年耶魯大學的一項實驗證明量子躍遷的可預測性在2019年，一項實驗推翻了關於量子躍遷的傳統觀點，該實驗證明，量子躍遷一旦開始，就可預測它的移動軌跡，甚至可以中途停止。這項在耶魯大學進行的實驗，使用了三個微波發生器，一個鋁腔和一個超導人造原子的組合，他們發現它可以預測原子何時會發生量子躍遷！他們只需要尋找原子所發射出突然缺少的某一型別光子。這種間接探測迴避了量子實驗中最重要的問題之一，即如何避免影響正在觀察的系統。
新的研究理論證實，在特定情況下， 量子躍遷是可預測的近日，一項新的理論研究更深入地揭示了這一現象的本質。具體來說，研究人員所說的“可預測”是指回到基態的躍遷並不總是平穩和可預測的。該系統透過激發態和基態的混合物進行躍遷，這是一種被稱為疊加的量子現象。但有時，當連線超過某一閾值時，這種疊加將向混合物的特定值移動，並傾向於保持該狀態，在這種特殊情況下，這種機率性的量子躍遷無法預測，也無法在中途逆轉。相反，這樣一個事件的演變取決於測量裝置與系統的“連線”(量子領域的另一個特性，在這種情況下，與測量的時間尺度有關)。這種連線可能很弱，在這種情況下，量子躍遷是可預測的。
不確定性中的可預測性一個可以捕捉到的量子躍遷總是沿著一個軌跡透過激發態和基態的疊加進行，但不能保證這個躍遷會永遠結束，在軌跡的每一點上，都有可能繼續躍遷，也有可能被投射回基態。所以躍遷可能剛開始，然後又突然被取消。軌跡是完全確定的，但系統是否會完成軌跡是不可預測的。這種行為也出現在耶魯實驗的結果中。進行這項工作的科學家們，把這種可預測的躍遷稱為“不確定性中的可預測性”。
如果環境改變，結果仍然相同，那麼從某種程度來說是可預測的與耶魯大學的實驗相結合，這些結果表明，量子力學的離散性、隨機性和可預見性比人們通常認為的要多得多。具體來說，量子躍遷是一種令人驚訝微妙行為，從基態到激發態的躍遷是可以被預測，這揭示了量子世界固有的某種程度的可預測性，這是以前從未被觀察到的。但由於受實驗環境影響，目前發現的這些現象和結果是否適用於整個物質世界，比如量子實驗室之外的原子，暫時還不能確定。如果不同測量設定的結果是相似的，那麼從某種意義上來說，量子的隨機性是可進行一定程度預測的，這也反應出量子世界更普遍的特性。
在很長一段時間裡，量子躍遷被認為是幾乎不可能被探測到，但隨著技術的不斷進步，在越來越精確的儀器下和更理想的環境中，科學家們對量子世界的探索也更加深入，不過關於量子力學的謎團並沒有完全解開，還需要更多的研究與思考。