Ερευνητές από το ETH της Ζυρίχης δημιούργησαν ένα μηχανικό αντηχείο στο οποίο
Για να εξηγήσει την κβαντομηχανική, ο Αυστριακόςο φυσικός Έρβιν Σρέντινγκερ σκέφτηκε ένα πείραμα σκέψης. Τοποθέτησε τη γάτα σε ένα κλειδωμένο μεταλλικό κουτί με μια ραδιενεργή ουσία, έναν μετρητή Geiger και μια φιάλη υδροκυανικού οξέος. Σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο, ένα άτομο μιας ουσίας μπορεί να διασπαστεί με μια συγκεκριμένη πιθανότητα. Αυτό ενεργοποιεί τον μετρητή Geiger και ενεργοποιεί έναν μηχανισμό που θρυμματίζει τη φιάλη με δηλητήριο. Ως αποτέλεσμα, η γάτα πεθαίνει.
Γιατί ο εξωτερικός παρατηρητής δεν ξέρειαν το άτομο έχει αποσυντεθεί, δεν ξέρει επίσης αν η γάτα είναι ζωντανή ή νεκρή. Σύμφωνα με την κβαντομηχανική, αυτή τη στιγμή η γάτα πρέπει να βρίσκεται σε κατάσταση υπέρθεσης: είναι και ζωντανή και νεκρή. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες μιμούνταν αυτό το πείραμα σε μικροεπίπεδο: χρησιμοποιούσαν άτομα ή μόρια σε καταστάσεις κβαντομηχανικής υπέρθεσης.
Στη μελέτη τους, Ελβετοί φυσικοί δημιούργησανένα σύστημα στο οποίο οι δονήσεις σε έναν κρύσταλλο λειτουργούν ως γάτα και ένα στρώμα υπεραγώγιμου πιεζοηλεκτρικού υλικού λειτουργεί ως κάψουλα με δηλητήριο. Δημιουργεί ηλεκτρικό πεδίο όταν ο κρύσταλλος αλλάζει σχήμα καθώς δονείται. Σε ένα τέτοιο σύστημα, η υπέρθεση ενός qubit μπορεί να μεταφερθεί στον κρύσταλλο, με αποτέλεσμα να παρατηρούνται σε αυτόν δονήσεις σε δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα.
Πειραματικό σχήμα:Οι δονήσεις μέσα στον κρύσταλλο και το υπεραγώγιμο υπόστρωμα μιμούνται μια γάτα και ένα άτομο μιας ραδιενεργής ουσίας συνδεδεμένο με μια κάψουλα δηλητηρίου από το πείραμα σκέψης του Schrödinger. Εικόνα: Yiwen Chu, ETH Ζυρίχης
Για να αντιστοιχούν οι καταστάσεις δόνησης«Η γάτα του Σρέντινγκερ», είναι σημαντικό να διακρίνονται μακροσκοπικά, εξηγούν οι επιστήμονες. Αυτό σημαίνει ότι η απόσταση μεταξύ των καταστάσεων άνω και κάτω πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τυχόν θερμικές ή κβαντικές διακυμάνσεις των ατόμων εντός του κρυστάλλου.
Οι ερευνητές μέτρησαν το χωρικόδιαχωρισμός δύο καταστάσεων με χρήση υπεραγώγιμου qubit. Αποδείχθηκε αρκετά μεγάλο ώστε να ξεχωρίζει ξεκάθαρα τα κράτη. «Βάζοντας τις δύο καταστάσεις δόνησης του κρυστάλλου σε υπέρθεση, δημιουργήσαμε στην πραγματικότητα μια γάτα Schrödinger 16 μg», λέει ο Ewen Chu, καθηγητής στο ETH της Ζυρίχης.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι τα αποτελέσματατα πειράματα δεν έχουν μόνο θεωρητική αλλά και πρακτική σημασία. Για παράδειγμα, οι κβαντικές πληροφορίες που αποθηκεύονται σε qubits μπορούν να γίνουν πιο αξιόπιστες χρησιμοποιώντας τις καταστάσεις γάτας του Schrödinger, οι οποίες αποτελούνται από έναν τεράστιο αριθμό ατόμων σε έναν κρύσταλλο, αντί να βασίζονται σε μεμονωμένα άτομα ή ιόντα, όπως γίνεται σήμερα. Επιπλέον, η ευαισθησία μεγάλων αντικειμένων σε καταστάσεις υπέρθεσης στον εξωτερικό θόρυβο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση με ακρίβεια μικροσκοπικών διαταραχών όπως τα βαρυτικά κύματα ή τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης.
Διαβάστε περισσότερα:
Νέο ηλιακό στοιχείο σπάει παγκόσμιο ρεκόρ απόδοσης
Αποδείχθηκε τι συμβαίνει με τα έγγραφα του Λεονάρντο ντα Βίντσι: άρχισαν να αλλάζουν
Ακούστε τον ήχο του ηλιακού πλάσματος καθώς χτυπά τη Γη
Στο εξώφυλλο: μια καλλιτεχνική εικονογράφηση της γάτας του Σρέντινγκερ. Εικόνα: Yiwen Chu, ETH Ζυρίχης