Fyzikové dělají Schrödingerovu nejtlustší kočku všech dob

Představte si kočku. Předpokládám, že máte chuť na živou. To je jedno. V obou případech se mýlíte – ale také máte pravdu.

Toto je předchůdce myšlenkového experimentu Erwina Schrödingera pro popis kvantových stavů z roku 1935. Nyní se vědcům podařilo vytvořit Schrödingerovu tlustou (tedy obrovskou) kočku, testující limity kvantové říše a kde ustupuje klasické. Fyzika.

Schrödingerův experiment tedy vypadá následovně: kočka je v krabici s jedem, který se uvolňuje z jejího obalu, pokud se rozpadne atom radioaktivní látky, která je také v krabici přítomná. Vzhledem k tomu, že není možné vědět, zda se látka v daném časovém rámci rozloží nebo ne, zůstává kočka živá a mrtvá, dokud není krabice otevřena a není stanovena nějaká objektivní pravda. (Můžete si přečíst více o myšlenkovém experimentu tady.)

Stejně tak částice v kvantových stavech (qubity, pokud jsou použity jako bity v kvantovém počítači) jsou ve stavu kvantové superpozice (tj. „živé“ a „mrtvé“), dokud nejsou změřeny, v tomto okamžiku se superpozice zhroutí. Na rozdíl od běžných počítačových bitů, které mají hodnotu 0 nebo 1, mohou být qubity současně 0 i 1.

Nyní výzkumníci udělali Schrödingerovu kočku mnohem těžší než dříve vytvořené a testují bahnité vody, zatímco svět kvantové mechaniky ustupuje klasické fyzice známému mikroskopickému světu. jejich výzkum zveřejněno Tento týden ve vědě.

Místo virtuální kočky byl malý krystal, umístěný v superpozici dvou stavů oscilace. Stavy oscilace (nahoru nebo dolů) jsou ekvivalentní situaci života nebo smrti v Schrödingerově myšlenkovém experimentu. Pro znázornění atomu byl použit supravodivý kruh, což je qubit. Tým připojil elektrické pole vytvářející materiál k obvodu, což umožnilo jeho superpozici cestovat do krystalu. Capish?

„Dáním dvou stavů oscilace v krystalu do superpozice jsme efektivně vytvořili Schrödingerovu kočku o hmotnosti 16 mikrogramů,“ řekl Yuen Zhu, fyzik na ETH Zurich a hlavní autor studie, jedné z univerzit. zahájení.

16 mikrogramů je zhruba ekvivalentní hmotnosti zrnka písku, a to je na kvantové úrovni pěkně tlustá kočka. Podle verze je „miliardkrát těžší než atom nebo molekula, což z ní dělá dosud nejtlustší kvantovou kočku.“

Není to poprvé, co fyzici testovali, zda lze kvantové chování pozorovat u klasických objektů. Loni jiný tým Prohlásili, že zapletli tardigradyačkoli řada fyziků řekla Gizmodu, že toto tvrzení je makové.

To je trochu jiné, protože druhý tým testoval pouze hmotnost objektu v kvantovém stavu, nikoli potenciál zapletení živého organismu. I když to není v plánech týmu, spolupráce s většími skupinami nám „umožní lépe pochopit, proč kvantové efekty mizí v makroskopickém světě skutečných koček,“ řekl Zhu.

Co se týče skutečné hranice mezi dvěma světy? „Nikdo neví,“ napsal Matteo Fadel, fyzik na ETH Zurich a spoluautor výzkumného článku, v e-mailu Gizmodovi. „To je zajímavá věc a důvod, proč je ukázka kvantových efektů v systémech hromadného zisku tak bezprecedentní.“

Nový výzkum přebírá Schrödingerův slavný myšlenkový experiment a dává mu některé praktické aplikace. Řízení kvantových materiálů ve stavu superpozice může být užitečné v řadě oblastí, kde jsou vyžadována velmi přesná měření; Například pomoc Redukce šumu v interferometrech, které měří gravitační vlny.

Fadell v současné době studuje, „zda gravitace hraje roli v dekoherenci kvantových stavů, konkrétně zda je zodpovědná za přechod z kvantového na klasický, jak navrhl před dvěma desetiletími Penrose. Zdá se, že gravitace neexistuje na subatomární úrovni a není zohledněna ve standardním modelu částicové fyziky.

Quantum Realm je připraven Nové objevyBohužel je plno NeznámýA Bezvýchodná situaceA Nepříjemné nové problémy.

víceVědci zachraňují Schrödingerovu kočku