Дослідники із Швейцарської вищої технічної школи Цюріха виготовили механічний резонатор, у якому
Для пояснення квантової механіки австрійськаФізик Ервін Шредінгер придумав уявний експеримент. Він помістив кота у замкнену металеву скриньку з радіоактивною речовиною, лічильником Гейгера та колбою із синильною кислотою. У певний період атом речовини з певною ймовірністю може розпастися. Це активує лічильник Гейгера та запускає механізм, який розбиває колбу з отрутою. В результаті кіт вмирає.
Оскільки сторонній спостерігач не знає,чи розпався атом, він також не знає, чи живий кіт чи мертвий. Згідно з квантовою механікою в цей момент кіт повинен перебувати в стані суперпозиції: він одночасно і живий, і мертвий. До цього часу вчені імітували цей експеримент на мікрорівні: вони використовували атоми чи молекули у станах квантово-механической суперпозиции.
У своєму дослідженні швейцарські фізики створилисистему, в якій у ролі кота виступають коливання в кристалі, а в ролі капсули з отрутою шар надпровідного п'єзоелектричного матеріалу. Він створює електричне поле, коли кристал змінює форму коливання. У такій системі суперпозиція кубіту може бути передана кристалу, у результаті в ньому спостерігаються коливання у двох напрямках одночасно.
Схема експерименту:коливання всередині кристала та надпровідна підкладка імітують кота та атом радіоактивної речовини, пов'язаної з капсулою з отрутою, з уявного експерименту Шредінгера. Зображення: Yiwen Chu, ETH Zurich
Щоб коливальні стани відповідали"Коту Шредінгера", важливо, щоб вони були макроскопічно помітні, пояснюють вчені. Це означає, що відстань між станами «вгору» і «вниз» має бути більшою, ніж будь-які теплові або квантові флуктуації атомів усередині кристала.
Дослідники виміряли просторовеподіл двох станів за допомогою надпровідного кубіту. Воно виявилося досить великим, щоб чітко розрізняти стан. "Помістивши два стани коливань кристала в суперпозицію, ми фактично створили кота Шредінгера вагою 16 мкг", - говорить Івен Чу, професор Швейцарської вищої технічної школи Цюріха.
Дослідники зазначають, що результатиексперименту мають як теоретичне, а й практичне значення. Наприклад, квантову інформацію, що зберігається в кубитах, можна зробити більш надійною, якщо використовувати стани «кота Шредінгера», що складаються з величезної кількості атомів у кристалі, а не покладатися на окремі атоми або іони, як це робиться в даний час. Крім того, чутливість масивних об'єктів у станах суперпозиції до зовнішнього шуму можна використовувати для точних вимірювань крихітних збурень - гравітаційних хвиль або частинок темної матерії.
Читати далі:
Новий сонячний елемент б'є світовий рекорд ефективності
З'ясувалося, що відбувається з документами Леонардо да Вінчі: вони почали змінюватись
Слухайте, як звучить сонячна плазма, яка обрушується на Землю
На обкладинці: художня ілюстрація кота Шредінгера. Зображення: Yiwen Chu, ETH Zurich