ETH Zurich의 연구원들은 다음과 같은 기계적 공진기를 생산했습니다.
양자역학을 설명하기 위해 오스트리아물리학자 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger)는 사고 실험을 내놓았습니다. 그는 고양이를 방사성 물질, 가이거 계수기, 시안화수소산 플라스크가 들어 있는 잠긴 금속 상자에 넣었습니다. 특정 기간 동안 물질의 원자는 특정 확률로 붕괴할 수 있습니다. 이것은 가이거 계수기를 활성화하고 독 플라스크를 부수는 메커니즘을 시작합니다. 결과적으로 고양이는 죽습니다.
외부 관찰자는 모르기 때문에원자가 붕괴되었는지 여부도 고양이가 살아 있는지 죽었는지 알 수 없습니다. 양자 역학에 따르면 이 순간 고양이는 중첩 상태에 있어야 합니다. 즉, 살아 있으면서도 죽어 있는 상태입니다. 지금까지 과학자들은 미시적 수준에서 이 실험을 모방해 왔습니다. 즉, 양자 역학적 중첩 상태의 원자나 분자를 사용했습니다.
그들의 연구에서 스위스 물리학자들은결정의 진동이 고양이처럼 작용하고 초전도 압전 물질 층이 독이 든 캡슐처럼 작용하는 시스템. 크리스탈이 진동하면서 모양이 변할 때 전기장을 생성합니다. 이러한 시스템에서 큐비트의 중첩은 결정으로 전달될 수 있으며, 그 결과 진동이 두 방향으로 동시에 관찰됩니다.
실험 계획:수정 내부의 진동과 초전도 기판은 고양이와 슈뢰딩거의 사고 실험에서 독 캡슐에 결합된 방사성 물질의 원자를 모방합니다. 이미지: Yiwen Chu, ETH 취리히
진동 상태가 일치하려면"슈뢰딩거의 고양이"는 거시적으로 구별할 수 있는 것이 중요하다고 과학자들은 설명합니다. 이는 위쪽 상태와 아래쪽 상태 사이의 거리가 결정 내 원자의 열적 또는 양자적 변동보다 커야 함을 의미합니다.
연구원들은 공간을 측정했습니다.초전도 큐비트를 사용하여 두 상태를 분리합니다. 상태를 명확하게 구분할 수 있을 만큼 충분히 큰 것으로 판명되었습니다. ETH Zurich의 Ewen Chu 교수는 “결정의 두 가지 진동 상태를 중첩시켜 실제로 16μg의 슈뢰딩거 고양이를 만들었습니다.
연구원들은 결과에 주목합니다.실험은 이론적인 의미뿐만 아니라 실제적인 의미도 있습니다. 예를 들어 큐비트에 저장된 양자 정보는 현재와 같이 개별 원자나 이온에 의존하는 대신 결정에 엄청난 수의 원자로 구성된 슈뢰딩거의 고양이 상태를 사용하여 더 안정적으로 만들 수 있습니다. 또한 외부 소음에 대한 중첩 상태의 거대한 물체의 민감도를 사용하여 중력파 또는 암흑 물질 입자와 같은 작은 섭동을 정확하게 측정할 수 있습니다.
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표지: 슈뢰딩거의 고양이를 예술적으로 그린 그림. 이미지: Yiwen Chu, ETH 취리히