Australijscy i brytyjscy naukowcy stworzyli kwantowy odpowiednik bębna, który wibruje i milczy w tym samym czasie, podobnie jak kot Schrödingera, który żyje i jest jednocześnie martwy, wynika z artykułu w New Journal of Physics.
„Aby nauczyć się uderzać w bęben, musieliśmy stworzyć specjalne kwantowe patyki, w których rolę odgrywają pojedyncze cząsteczki światła. Wszystko to otwiera drogę do stworzenia mechanicznego odpowiednika kota Schrödingera i przetestowania praw mechaniki kwantowej w makroskali”- powiedział Martin Ringbauer z University of Queensland w Brisbane w Australii.
Kot Schrödingera jest przedmiotem eksperymentu myślowego, który został zaproponowany w 1935 roku przez austriackiego fizyka Erwina Schrödingera. W eksperymencie kot i mechanizm otwierający pojemnik z trucizną w przypadku rozpadu radioaktywnego atomu (co może się wydarzyć lub nie) są umieszczane w zamkniętym pudełku. Zgodnie z zasadami fizyki kwantowej kot jest zarówno żywy, jak i martwy.
Stąd pochodzi termin „superpozycja kwantowa” - całość wszystkich stanów, w których kot może znajdować się jednocześnie. Wielu fizyków, w tym ci z Rosyjskiego Centrum Kwantowego, aktywnie próbuje teraz stworzyć takiego kota Schrödingera, który będzie można zobaczyć gołym okiem.
Ringbauer i jego koledzy zrobili pierwszy krok w tym kierunku, badając, jak pojedyncze cząsteczki światła oddziałują z bardzo cienkimi, ale widocznymi warstwami. Naukowcy zastanawiali się, czy zderzenia fotonów z tymi membranami wywołałyby efekty kwantowe, które naruszałyby klasyczne prawa mechaniki.
Jak zauważył fizyk, w pewnych warunkach pojedynczą cząstkę światła można pociąć na dwa słabsze, ale jednocześnie splątane fotony. Jeśli jedna cząstka zostanie skierowana na membranę, a druga na zwykłe lustro, ich oddziaływanie doprowadzi do tego, że między bębnem a fotonami powstanie kolejne wiązanie kwantowe.
Bęben kwantowy stworzony przez fizyków z Australii i Wielkiej Brytanii / Imperial College London.
W tym momencie wchodzi w grę, że przecięty foton jest właściwie w tym samym czasie w jednym i drugim punkcie - albo przelatuje przez membranę, nie wywołując w niej żadnych wibracji, albo uderza w nią. W związku z tym w niektórych pomiarach będzie uderzał w bęben, podczas gdy w innych nie spowoduje w nim żadnych zmian. Oznacza to, że bęben będzie jednocześnie cichy i stuka, a film stanie się makroskopowym analogiem kota Schrödingera.
Film promocyjny:
Kierując się tymi pomysłami, autorzy artykułu zmontowali instalację i zaczęli obserwować drgania filmu za pomocą innego lasera. Jak przyznaje Ringbauer, w temperaturze pokojowej konstrukcja ta nie do końca przypomina bęben Schrödingera, ale nawet w takich warunkach na jego powierzchni pojawiają się anomalie, które wskazują na obecność właściwości kwantowych.
W najbliższej przyszłości zespół Ringbauera planuje ulepszyć działanie laserowych czujników drgań i umieścić bęben kwantowy w lodówce, co ma nadzieję, że pomoże po raz pierwszy zobaczyć prawdziwego kota Schrödingera.