Tyrėjai iš ETH Ciuricho pagamino mechaninį rezonatorių, kuriame
Norėdami paaiškinti kvantinę mechaniką, austrųfizikas Erwinas Schrödingeris sugalvojo minties eksperimentą. Jis įdėjo katę į užrakintą metalinę dėžę su radioaktyvia medžiaga, Geigerio skaitikliu ir vandenilio cianido rūgšties kolba. Per tam tikrą laikotarpį medžiagos atomas gali suirti su tam tikra tikimybe. Tai suaktyvina Geigerio skaitiklį ir įjungia mechanizmą, kuris sudaužo nuodų kolbą. Dėl to katė miršta.
Nes išorinis stebėtojas nežinoar atomas suiro, jis taip pat nežino, ar katė gyva, ar mirusi. Anot kvantinės mechanikos, šiuo metu katė turėtų būti superpozicijos būsenoje: ji yra ir gyva, ir mirusi. Iki šiol mokslininkai šį eksperimentą imituodavo mikro lygmeniu: atomus ar molekules naudojo kvantinės mechaninės superpozicijos būsenose.
Savo tyrime Šveicarijos fizikai sukūrėsistema, kurioje vibracijos kristale veikia kaip katė, o superlaidžios pjezoelektrinės medžiagos sluoksnis – kaip kapsulė su nuodais. Jis sukuria elektrinį lauką, kai vibruodamas kristalas keičia formą. Tokioje sistemoje kubito superpozicija gali būti perkelta į kristalą, dėl to jame vienu metu stebimi vibracijos dviem kryptimis.
Eksperimento schema:vibracijos kristale ir superlaidžiame substrate imituoja katę ir radioaktyvios medžiagos atomą, prijungtą prie nuodų kapsulės iš Schrödingerio minties eksperimento. Vaizdas: Yiwen Chu, ETH Ciurichas
Kad vibracijos būsenos atitiktų„Schrödingerio katė“, svarbu, kad jos būtų makroskopiškai atskirtos, aiškina mokslininkai. Tai reiškia, kad atstumas tarp aukštyn ir žemyn būsenų turi būti didesnis nei bet kokie kristale esančių atomų terminiai ar kvantiniai svyravimai.
Tyrėjai išmatavo erdvinįdviejų būsenų atskyrimas naudojant superlaidų kubitą. Jis pasirodė pakankamai didelis, kad aiškiai atskirtų valstybes. „Sudėdami dvi kristalo vibracines būsenas superpozicijoje, iš tikrųjų sukūrėme 16 μg Schrödinger katę“, – sako ETH Ciuricho profesorius Ewen Chu.
Tyrėjai pažymi, kad rezultataieksperimentai turi ne tik teorinę, bet ir praktinę reikšmę. Pavyzdžiui, kvantinė informacija, saugoma kubituose, gali būti patikimesnė naudojant Schrödingerio kačių būsenas, kurias sudaro didžiulis kristale esančių atomų skaičius, o ne pasikliaujant atskirais atomais ar jonais, kaip daroma šiuo metu. Be to, superpozicinės būsenos masyvių objektų jautrumas išoriniam triukšmui gali būti naudojamas norint tiksliai išmatuoti nedidelius trikdžius, tokius kaip gravitacinės bangos ar tamsiosios medžiagos dalelės.
Skaityti daugiau:
Naujas saulės elementas sumušė pasaulio efektyvumo rekordą
Paaiškėjo, kas vyksta su Leonardo da Vinci dokumentais: jie pradėjo keistis
Klausykitės saulės plazmos garso, kai ji atsitrenkia į Žemę
Viršelyje: meninė Schrödingerio katės iliustracija. Vaizdas: Yiwen Chu, ETH Ciurichas