Fizicienii de la Oxford au făcut pisica lui Schrödinger să pară și mai ciudată

Adaugă-ne ca sursă preferată în Google

Urmărește-ne în Discover

Spre deosebire de versiunile anterioare, aceste stări recent demonstrate sunt construite din componente cuantice extrem de neclasice, potrivit ScienceDaily.

Una dintre cele mai surprinzătoare caracteristici ale mecanicii cuantice este faptul că obiectele pot exista simultan în mai multe stări. Acest concept este ilustrat de obicei prin pisica lui Schrödinger, o pisică ipotetică care este considerată atât vie, cât și moartă până când este observată.

Deși experimentul mental este fictiv, cercetătorii creează în mod obișnuit superpoziții cuantice reale în laborator. Atomii, lumina și chiar mișcarea pot fi plasate în mai multe stări cuantice simultan. Capacitatea de a genera și controla aceste stări este esențială pentru tehnologii precum computerele cuantice și ceasurile ultraprecise.

Dacă mănânci nuci înainte de culcare, experții spun că vei vedea aceste rezultate

Rămași fără vize pentru Cupa Mondială, fanii Argentinei primesc televizoare gratuite

Un exemplu cunoscut este bitul cuantic, sau qubit, care poate exista într-o combinație de 0 și 1 în același timp. Cu toate acestea, sistemele cuantice sunt capabile de mult mai mult decât un comportament cu două stări.

Oscilatoarele armonice cuantice, care pot ocupa multe niveluri de energie, oferă un set mult mai bogat de posibilități. Aceste oscilatoare descriu o gamă largă de sisteme fizice, inclusiv lumina, vibrațiile și mișcarea particulelor captive. Oamenii de știință le-au folosit pentru a crea multe tipuri diferite de superpoziții cuantice.

Un exemplu binecunoscut este „starea pisicii”, în care un oscilator există ca o superpoziție a două pachete de undă care se deplasează în direcții opuse. Aceste pachete de undă, numite stări coerente, sunt cele mai apropiate echivalente cuantice ale mișcării clasice.

Construirea stărilor cuantice din componente neclasice

Echipa de la Oxford a demonstrat acum o familie complet nouă de superpoziții cuantice.

În loc să construiască stări de tip „pisică” din pachete de undă în stare coerentă, cercetătorii au dezvoltat o tehnică care combină o gamă largă de componente cuantice care sunt deja extrem de neclasice. În superpozițiile în stare comprimată, de exemplu, incertitudinea cuantică este distribuită diferit în fiecare parte a stării.

Experimentul s-a bazat pe mișcarea unui singur ion capturat. Un ion capturat combină două sisteme cuantice distincte într-o singură platformă. Starea sa internă se comportă ca un qubit, în timp ce mișcarea sa acționează ca un oscilator armonic cuantic care poate ocupa multe stări de mișcare diferite. Această combinație face ca ionii capturați să fie deosebit de utili pentru crearea stărilor cuantice care depășesc qubiții convenționali.

Pentru a genera noile stări, cercetătorii au proiectat mai întâi interacțiuni care au entanglat starea internă a ionului cu diferite stări posibile de mișcare. Apoi au efectuat o măsurătoare cuantică la jumătatea circuitului asupra stării interne, determinând mișcarea ionului să se prăbușească în superpoziția dorită de componente neclasice.

Controlul programabil al stărilor cuantice exotice

Noua metodă a oferit echipei un grad ridicat de control asupra stărilor cuantice pe care le-au produs.

Prin ajustarea parametrilor experimentali, ei au putut modifica dimensiunea relativă, orientarea și separarea componentelor din cadrul superpoziției. Această flexibilitate le-a permis să creeze o mare varietate de stări cuantice de mișcare neobișnuite folosind același sistem de ioni captați.

Cercetătorii au reconstruit apoi direct stările cuantice. Măsurătorile lor au relevat modele de interferență și regiuni de negativitate Wigner – semne clare că stările nu puteau fi descrise ca amestecuri clasice obișnuite. Aceste observații au confirmat că experimentul a produs cu succes superpoziții cuantice autentice compuse din stări de mișcare cu adevărat neclasice.

Echipa colaborează acum cu teoreticieni pentru a înțelege mai bine exact cât de „cuantice” sunt aceste stări nou create.

Cercetarea indică viitoare tehnologii cuantice care se bazează pe oscilatoare cuantice în loc de simpli biți cuantici.