Prawdopodobnie słyszałeś o paradoksie kota Schrödingera. Mówimy o hipotetycznym kocie w pudełku, który jednocześnie znajduje się w dwóch stanach - żywym i martwym - dopóki nie otworzymy pudełka, aby spojrzeć. Jest to tak zwana superpozycja kwantowa. Tak więc fizycy z Uniwersytetu Yale wymyślili, jak przechowywać oba stany kota w dwóch pudełkach jednocześnie. Naukowcy podzielili się swoją pracą na łamach magazynu Science.
Technicznie rzecz biorąc, nie ma kota. Mowa o tak zwanym „stanie kota”, w którym rolę odgrywają dwie (lub więcej) cząstki znajdujące się jednocześnie w dwóch różnych stanach. Kot Schrödingera był przez dziesięciolecia tylko hipotetycznym eksperymentem, ale w 2005 roku Amerykański Narodowy Instytut Standardów i Technologii z powodzeniem stworzył prawdziwy „stan kota” w warunkach laboratoryjnych. Aby to zrobić, użyli sześciu atomów w „stanie rozpędzenia” i „stanie rozpędzenia”. Aby ułatwić zrozumienie, wyobraź sobie zegar poruszający się zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara w tym samym czasie. Od tego czasu ich eksperymenty ze „stanami kotów” są przeprowadzane z fotonami.
Z kolei fizycy z Uniwersytetu Yale byli w stanie osiągnąć nowy poziom. Nie tylko użyli fotonów w kwantowej superpozycji stanów, ale także je splątali. Innymi słowy, osiągnęli, że gdy zmienia się stan jednego fotonu, zmienia się stan innego fotonu, nawet jeśli są one od siebie oddzielone. Należy zauważyć, że jest to jeden z najbardziej złożonych, zagmatwanych i dziwacznych aspektów mechaniki kwantowej. Albert Einstein nazwał kiedyś to wszystko „niesamowitą akcją na odległość”.
„Dostaliśmy dwa małe i proste koty Schrödingera, oba w pudełkach i oba w stanie zaplątania”.
Aby stworzyć fortunę, naukowcy zbudowali małą komorę z dwoma oddzielnymi aluminiowymi wnękami. Umieszczone wewnątrz fotony mikrofalowe zaczęły uderzać w ściany wnęk, dzięki czemu naukowcy byli w stanie połączyć je ze sztucznym atomem nadprzewodzącego szafiru. Rezultatem są dwa rodzaje żywych / martwych kotów zrobionych z światła mikrofalowego i znajdujących się w dwóch różnych pudełkach w tym samym czasie.
„Mamy dużego i inteligentnego kota. Nie pozostaje w jednym pudełku, ponieważ stan kwantowy jest podzielony między dwie wnęki i nie można go opisać oddzielnie”- mówi główny autor badania, Chen Wang.
„Można również rozważyć alternatywę, w której dwa małe i proste koty Schrödingera, każdy w osobnym pudełku, są zdezorientowane”.
Takie badania są bardzo ważne dla przyszłości komputerów kwantowych. W przeciwieństwie do klasycznych komputerów, które używają bitów, które są zerami i jedynkami, komputery kwantowe przechowują informacje w tak zwanych kubitach. Kubity z kolei mogą znajdować się w dwóch stanach jednocześnie - zerowym i jednym - tak jak kot Schrödingera może jednocześnie znajdować się w stanach „żywy” i „martwy”, o ile nikt nie obserwuje. Można powiedzieć, że stan superpozycji jest bardzo kruchy. Dlatego informacje kwantowe muszą być chronione przed wszelkiego rodzaju szumami środowiskowymi. W końcu najmniejsza interferencja - na przykład jeden foton zderza się z atomem, który jest używany do kodowania i przechowywania informacji - spowoduje natychmiastowe „zdekodowanie” całego systemu. Innymi słowy, superpozycja stanu kwantowego zostanie utracona,co doprowadzi do awarii całego systemu.
Film promocyjny:
Badanie stanów, w których może znajdować się „kot”, jest interesujące, ponieważ może być bardzo przydatne do przechowywania informacji kwantowych. Zdaniem współautora badania Roberta Scholskoffa możliwość tworzenia stanów kota w dwóch różnych pudełkach jest „pierwszym krokiem w kierunku stworzenia operacji logicznej między dwoma bitami kwantowymi i otwarcia możliwości korekcji błędów”.
NIKOLAY KHIZHNYAK