Изследователи от ETH Zurich са произвели механичен резонатор, в който
За да обясни квантовата механика, австрфизикът Ервин Шрьодингер излезе с мисловен експеримент. Той постави котката в заключена метална кутия с радиоактивно вещество, брояч на Гайгер и колба с циановодородна киселина. За определен период от време атом от веществото може да се разпадне с определена вероятност. Това активира брояча на Гайгер и задейства механизъм, който разбива колбата с отрова. В резултат на това котката умира.
Защото външният наблюдател не знаедали атомът се е разпаднал, той също не знае дали котката е жива или мъртва. Според квантовата механика в този момент котката трябва да е в състояние на суперпозиция: тя е едновременно жива и мъртва. Досега учените имитираха този експеримент на микрониво: те използваха атоми или молекули в състояния на квантово механична суперпозиция.
В своето изследване швейцарските физици създадохасистема, в която вибрациите в кристал действат като котка, а слой от свръхпроводящ пиезоелектричен материал действа като капсула с отрова. Той създава електрическо поле, когато кристалът променя формата си, докато вибрира. В такава система суперпозицията на кубит може да се пренесе върху кристала, в резултат на което в него се наблюдават вибрации в две посоки едновременно.
Схема на експеримента:вибрациите в кристала и свръхпроводящия субстрат имитират котка и атом на радиоактивно вещество, свързано с отровна капсула от мисловния експеримент на Шрьодингер. Изображение: Yiwen Chu, ETH Zurich
За да съответстват вибрационните състояния"котка на Шрьодингер", важно е те да са макроскопски различими, обясняват учените. Това означава, че разстоянието между състоянията нагоре и надолу трябва да е по-голямо от всякакви топлинни или квантови флуктуации на атомите в кристала.
Изследователите измерват пространственоторазделяне на две състояния с помощта на свръхпроводящ кубит. Оказа се достатъчно голям, за да се разграничат ясно държавите. „Поставяйки двете вибрационни състояния на кристала в суперпозиция, ние всъщност създадохме котка на Шрьодингер от 16 μg“, казва Юен Чу, професор в ETH Zurich.
Изследователите отбелязват, че резултатитеекспериментите имат не само теоретично, но и практическо значение. Например, квантовата информация, съхранявана в кубити, може да бъде направена по-надеждна чрез използване на котешки състояния на Шрьодингер, които се състоят от огромен брой атоми в кристал, вместо да се разчита на отделни атоми или йони, както се прави в момента. В допълнение, чувствителността на масивни обекти в състояния на суперпозиция към външен шум може да се използва за точно измерване на малки смущения като гравитационни вълни или частици тъмна материя.
Прочетете още:
Нова слънчева клетка чупи световен рекорд за ефективност
Оказа се какво се случва с документите на Леонардо да Винчи: те започнаха да се променят
Слушайте звука на слънчевата плазма, която удря Земята
На корицата: художествена илюстрация на котката на Шрьодингер. Изображение: Yiwen Chu, ETH Zurich