Az ETH Zürich kutatói egy mechanikus rezonátort készítettek, amelyben
A kvantummechanika magyarázatára az osztrákErwin Schrödinger fizikus gondolatkísérlettel állt elő. A macskát egy lezárt fémdobozba helyezte radioaktív anyaggal, egy Geiger-számlálóval és egy hidrogén-cianid-lombikkal. Egy anyag atomja bizonyos időn belül bizonyos valószínűséggel elbomolhat. Ez aktiválja a Geiger-számlálót, és beindít egy mechanizmust, amely összetöri a méreglombikot. Ennek eredményeként a macska meghal.
Mert a külső szemlélő nem tudjaha az atom elbomlott, azt sem tudja, hogy a macska él-e vagy halott. A kvantummechanika szerint ebben a pillanatban a macskának szuperpozícióban kell lennie: él és hal. A tudósok eddig mikroszinten utánozták ezt a kísérletet: atomokat vagy molekulákat használtak kvantummechanikai szuperpozíció állapotában.
A svájci fizikusok tanulmányukban létrehoztákegy rendszer, amelyben a kristály rezgései macskaként, egy szupravezető piezoelektromos anyag rétege pedig méregkapszulaként működik. Elektromos mezőt hoz létre, amikor a kristály alakját rezgés közben megváltoztatja. Egy ilyen rendszerben egy kubit szuperpozíciója átvihető a kristályra, aminek következtében egyszerre két irányban is megfigyelhető benne rezgés.
Kísérleti séma:a kristályon belüli rezgések és a szupravezető szubsztrát egy macskát és egy radioaktív anyag atomját utánozzák, amely egy méregkapszulához van kötve Schrödinger gondolatkísérletéből. Kép: Yiwen Chu, ETH Zürich
Hogy a rezgésállapotok megfeleljenek"Schrödinger macskája", fontos, hogy makroszkopikusan megkülönböztethetők legyenek - magyarázzák a tudósok. Ez azt jelenti, hogy a felfelé és lefelé irányuló állapotok közötti távolságnak nagyobbnak kell lennie, mint a kristályon belüli atomok bármilyen hő- vagy kvantumingadozása.
A kutatók megmérték a térbelikét állapot szétválasztása szupravezető qubit segítségével. Elég nagynak bizonyult ahhoz, hogy egyértelműen meg tudja különböztetni az államokat. „A kristály két rezgési állapotának szuperpozícióba helyezésével valójában egy 16 μg-os Schrödinger macskát hoztunk létre” – mondja Ewen Chu, az ETH Zürich professzora.
A kutatók megjegyzik, hogy az eredményeka kísérleteknek nemcsak elméleti, hanem gyakorlati jelentősége is van. Például a qubitekben tárolt kvantuminformáció megbízhatóbbá tehető a Schrödinger-féle macskaállapotok használatával, amelyek egy kristályban hatalmas számú atomból állnak, ahelyett, hogy egyedi atomokra vagy ionokra támaszkodnának, mint ahogyan ez jelenleg történik. Ezenkívül a szuperpozíciós állapotban lévő hatalmas tárgyak külső zajra való érzékenysége felhasználható apró zavarások, például gravitációs hullámok vagy sötét anyag részecskék pontos mérésére.
Olvass tovább:
Az új napelem megdöntötte a hatékonysági világrekordot
Kiderült, mi történik Leonardo da Vinci dokumentumaival: elkezdtek változni
Hallgassa meg a napplazma hangját, amint az eléri a Földet
A borítón: Schrödinger macskájának művészi illusztrációja. Kép: Yiwen Chu, ETH Zürich