Pētnieki no ETH Cīrihes ir izveidojuši mehānisku rezonatoru, kurā
Lai izskaidrotu kvantu mehāniku, austriešufiziķis Ervīns Šrēdingers nāca klajā ar domu eksperimentu. Viņš ievietoja kaķi aizslēgtā metāla kastē ar radioaktīvu vielu, Geigera skaitītāju un ciānūdeņražskābes kolbu. Noteiktā laika posmā vielas atoms var sadalīties ar noteiktu varbūtību. Tas aktivizē Geigera skaitītāju un iedarbina mehānismu, kas sagrauj indes kolbu. Tā rezultātā kaķis nomirst.
Jo ārējais vērotājs nezinavai atoms ir sadalījies, viņš arī nezina, vai kaķis ir dzīvs vai miris. Saskaņā ar kvantu mehāniku, kaķim šajā brīdī vajadzētu būt superpozīcijas stāvoklī: tas ir gan dzīvs, gan miris. Līdz šim zinātnieki šo eksperimentu atdarināja mikrolīmenī: izmantoja atomus vai molekulas kvantu mehāniskās superpozīcijas stāvokļos.
Savā pētījumā Šveices fiziķi radījasistēma, kurā vibrācijas kristālā darbojas kā kaķis, bet supravadoša pjezoelektriskā materiāla slānis darbojas kā kapsula ar indi. Tas rada elektrisko lauku, kad kristāls vibrējot maina formu. Šādā sistēmā kubīta superpozīcija var tikt pārnesta uz kristālu, kā rezultātā tajā tiek novērotas vibrācijas vienlaicīgi divos virzienos.
Eksperimenta shēma:vibrācijas kristālā un supravadošā substrātā atdarina kaķi un radioaktīvās vielas atomu, kas saistīts ar indes kapsulu no Šrēdingera domu eksperimenta. Attēls: Yiwen Chu, Cīrihes ETH
Lai vibrāciju stāvokļi atbilstu"Šrēdingera kaķis", ir svarīgi, lai tie būtu makroskopiski atšķirami, skaidro zinātnieki. Tas nozīmē, ka attālumam starp augšupvērsto un lejupvērsto stāvokli ir jābūt lielākam par atomu termiskajām vai kvantu svārstībām kristālā.
Pētnieki izmērīja telpiskodivu stāvokļu atdalīšana, izmantojot supravadošu kubitu. Tas izrādījās pietiekami liels, lai skaidri atšķirtu valstis. "Ievietojot divus kristāla vibrācijas stāvokļus superpozīcijā, mēs faktiski izveidojām 16 μg Šrēdingera kaķi," saka Jūens Ču, ETH Cīrihes profesors.
Pētnieki atzīmē, ka rezultātieksperimentiem ir ne tikai teorētiska, bet arī praktiska nozīme. Piemēram, kubitos glabāto kvantu informāciju var padarīt uzticamāku, izmantojot Šrēdingera kaķu stāvokļus, kas sastāv no milzīga skaita atomu kristālā, nevis paļaujoties uz atsevišķiem atomiem vai joniem, kā tas tiek darīts pašlaik. Turklāt superpozīcijas stāvokļos esošo masīvu objektu jutību pret ārējo troksni var izmantot, lai precīzi izmērītu sīkus traucējumus, piemēram, gravitācijas viļņus vai tumšās vielas daļiņas.
Lasīt vairāk:
Jauna saules baterija pārspēj pasaules efektivitātes rekordu
Izrādījās, kas notiek ar Leonardo da Vinči dokumentiem: tie sāka mainīties
Klausieties saules plazmas skaņu, kad tā atsitas pret Zemi
Uz vāka: mākslinieciska Šrēdingera kaķa ilustrācija. Attēls: Yiwen Chu, Cīrihes ETH