Cercetătorii de la ETH Zurich au produs un rezonator mecanic în care
Pentru a explica mecanica cuantică, austriaculfizicianul Erwin Schrödinger a venit cu un experiment de gândire. A pus pisica într-o cutie metalică încuiată cu o substanță radioactivă, un contor Geiger și un balon cu acid cianhidric. Într-o anumită perioadă de timp, un atom al unei substanțe se poate descompune cu o anumită probabilitate. Acest lucru activează contorul Geiger și declanșează un mecanism care sparge balonul cu otravă. Drept urmare, pisica moare.
Pentru că observatorul din afară nu știedacă atomul s-a degradat, nici el nu știe dacă pisica este vie sau moartă. Potrivit mecanicii cuantice, în acest moment pisica ar trebui să fie într-o stare de suprapunere: este atât vie, cât și moartă. Până acum, oamenii de știință au imitat acest experiment la nivel micro: au folosit atomi sau molecule în stări de suprapunere mecanică cuantică.
În cercetările lor, fizicienii elvețieni au creatun sistem în care rolul pisicii este jucat de vibrațiile din cristal, iar rolul unei capsule cu otravă este un strat de material piezoelectric supraconductor. Acesta creează un câmp electric atunci când cristalul își schimbă forma pe măsură ce vibrează. Într-un astfel de sistem, suprapunerea unui qubit poate fi transferată la cristal, rezultând oscilații în două direcții simultan.
Schema de experiment:Vibrațiile din cristal și din substratul supraconductor simulează pisica și atomul radioactiv asociat cu capsula otrăvitoare din experimentul gândirii lui Schrödinger. Imagine: Yiwen Chu, ETH Zurich
Pentru ca stările vibraţionale să corespundă„Pisica lui Schrödinger”, este important ca acestea să se distingă macroscopic, explică oamenii de știință. Aceasta înseamnă că distanța dintre stările sus și jos trebuie să fie mai mare decât orice fluctuații termice sau cuantice ale atomilor din cristal.
Cercetătorii au măsurat spațialesepararea a două stări folosind un qubit supraconductor. S-a dovedit a fi suficient de mare pentru a distinge clar statele. „Punând cele două stări de vibrație ale unui cristal în suprapunere, am creat în esență o pisică Schrödinger de 16 μg”, spune Ewen Chu, profesor la ETH Zurich.
Cercetătorii notează că rezultateleexperimentele au o semnificație nu numai teoretică, ci și practică. De exemplu, informațiile cuantice stocate în qubiți ar putea fi făcute mai fiabile prin utilizarea stărilor „pisica lui Schrödinger”, formate din un număr mare de atomi într-un cristal, mai degrabă decât să se bazeze pe atomi sau ioni individuali, așa cum se face în prezent. În plus, sensibilitatea obiectelor masive în stări de suprapunere la zgomotul extern poate fi utilizată pentru a măsura cu precizie micile perturbări, cum ar fi undele gravitaționale sau particulele de materie întunecată.
Citeste mai mult:
Noua celulă solară bate recordul mondial de eficiență
S-a dovedit ce se întâmplă cu documentele lui Leonardo da Vinci: au început să se schimbe
Ascultă sunetul plasmei solare când lovește Pământul
Pe copertă: o ilustrare artistică a pisicii lui Schrödinger. Imagine: Yiwen Chu, ETH Zurich