Výskumníci z ETH Zurich vyrobili mechanický rezonátor, v ktorom
Na vysvetlenie kvantovej mechaniky rakúskafyzik Erwin Schrödinger prišiel s myšlienkovým experimentom. Umiestnil mačku do uzamknutej kovovej skrinky s rádioaktívnou látkou, Geigerovým počítačom a bankou s kyselinou kyanovodíkovou. V určitom časovom období sa atóm látky môže s určitou pravdepodobnosťou rozpadnúť. Toto aktivuje Geigerov počítač a spustí mechanizmus, ktorý rozbije fľašu s jedom. V dôsledku toho mačka zomrie.
Pretože vonkajší pozorovateľ to nevieči sa atóm rozpadol, tiež nevie, či je mačka živá alebo mŕtva. Podľa kvantovej mechaniky by mala byť mačka v tejto chvíli v stave superpozície: je živá aj mŕtva. Doteraz vedci napodobňovali tento experiment na mikroúrovni: používali atómy alebo molekuly v stavoch kvantovomechanickej superpozície.
Švajčiarski fyzici vo svojej štúdii vytvorilisystém, v ktorom vibrácie v kryštáli pôsobia ako mačka a vrstva supravodivého piezoelektrického materiálu pôsobí ako kapsula s jedom. Vytvára elektrické pole, keď kryštál mení tvar, keď vibruje. V takomto systéme môže byť superpozícia qubitu prenesená na kryštál, v dôsledku čoho sú v ňom súčasne pozorované vibrácie v dvoch smeroch.
Schéma experimentu:vibrácie vo vnútri kryštálu a supravodivého substrátu napodobňujú mačku a atóm rádioaktívnej látky viazanej na kapsulu jedu zo Schrödingerovho myšlienkového experimentu. Obrázok: Yiwen Chu, ETH Zurich
Aby vibračné stavy zodpovedali"Schrödingerova mačka", je dôležité, aby boli makroskopicky rozlíšiteľné, vysvetľujú vedci. To znamená, že vzdialenosť medzi stavmi hore a dole musí byť väčšia ako akékoľvek tepelné alebo kvantové fluktuácie atómov v kryštáli.
Výskumníci merali priestorovéoddelenie dvoch stavov pomocou supravodivého qubitu. Ukázalo sa, že je dostatočne veľké na to, aby bolo možné jasne rozlíšiť štáty. „Vložením dvoch vibračných stavov kryštálu do superpozície sme vlastne vytvorili 16 μg Schrödingerovu mačku,“ hovorí Ewen Chu, profesor na ETH Zurich.
Vedci poznamenávajú, že výsledkyexperimenty majú nielen teoretický, ale aj praktický význam. Napríklad kvantová informácia uložená v qubitoch môže byť spoľahlivejšia pomocou Schrödingerových mačacích stavov, ktoré pozostávajú z obrovského počtu atómov v kryštáli, namiesto spoliehania sa na jednotlivé atómy alebo ióny, ako sa to robí v súčasnosti. Navyše, citlivosť masívnych objektov v superpozičných stavoch na vonkajší šum môže byť použitá na presné meranie drobných porúch, ako sú gravitačné vlny alebo častice temnej hmoty.
Čítaj viac:
Nový solárny článok prekonal svetový rekord účinnosti
Ukázalo sa, čo sa deje s dokumentmi Leonarda da Vinciho: začali sa meniť
Vypočujte si zvuk slnečnej plazmy pri dopade na Zem
Na obálke umelecká ilustrácia Schrödingerovej mačky. Obrázok: Yiwen Chu, ETH Zurich