Forskere fra ETH Zürich har fremstillet en mekanisk resonator, hvori
For at forklare kvantemekanikken, den østrigskefysiker Erwin Schrödinger kom med et tankeeksperiment. Han anbragte katten i en aflåst metalkasse med et radioaktivt stof, en geigertæller og en kolbe med blåsyre. I en vis periode kan et atom af et stof henfalde med en vis sandsynlighed. Dette aktiverer Geigertælleren og sætter en mekanisme i gang, der knuser giftflasken. Som følge heraf dør katten.
Fordi den udefrakommende iagttager ikke ved detom atomet er henfaldet, ved han heller ikke, om katten er levende eller død. Ifølge kvantemekanikken skulle katten i dette øjeblik være i en tilstand af superposition: den er både levende og død. Indtil nu har videnskabsmænd efterlignet dette eksperiment på mikroniveau: de brugte atomer eller molekyler i tilstande af kvantemekanisk superposition.
I deres undersøgelse skabte schweiziske fysikereet system, hvor vibrationer i en krystal fungerer som en kat, og et lag af superledende piezoelektrisk materiale fungerer som en kapsel med gift. Det skaber et elektrisk felt, når krystallen ændrer form, mens den vibrerer. I et sådant system kan superpositionen af en qubit overføres til krystallen, som et resultat af, at der observeres vibrationer i den i to retninger samtidigt.
Eksperimentskema:vibrationer i krystallen og det superledende substrat efterligner en kat og et atom af et radioaktivt stof bundet til en giftkapsel fra Schrödingers tankeeksperiment. Billede: Yiwen Chu, ETH Zürich
For at vibrationstilstandene stemmer overens"Schrödingers kat", det er vigtigt, at de er makroskopisk skelnelige, forklarer videnskabsmænd. Det betyder, at afstanden mellem op- og nedtilstanden skal være større end eventuelle termiske eller kvanteudsving af atomerne i krystallen.
Forskerne målte det rumligeadskillelse af to tilstande ved hjælp af en superledende qubit. Det viste sig at være stort nok til klart at skelne staterne. "Ved at sætte krystallens to vibrationstilstande i superposition skabte vi faktisk en 16 μg Schrödinger-kat," siger Ewen Chu, professor ved ETH Zürich.
Forskerne bemærker, at resultaterneeksperimenter har ikke kun teoretisk, men også praktisk betydning. For eksempel kan kvanteinformation lagret i qubits gøres mere pålidelig ved at bruge Schrödingers kattetilstande, som består af et enormt antal atomer i en krystal, i stedet for at stole på individuelle atomer eller ioner, som man gør i øjeblikket. Derudover kan følsomheden af massive objekter i superpositionstilstande over for ekstern støj bruges til nøjagtigt at måle små forstyrrelser såsom gravitationsbølger eller mørkt stofpartikler.
Læs mere:
Ny solcelle slår verdens effektivitetsrekord
Det viste sig, hvad der sker med Leonardo da Vincis dokumenter: de begyndte at ændre sig
Lyt til lyden af solplasma, når den rammer Jorden
På omslaget: en kunstnerisk illustration af Schrödingers kat. Billede: Yiwen Chu, ETH Zürich