Fyzici vytvořili nový rekord s dosud nejtěžší Schrödingerovou kočkou: ScienceAlert

Drobný oscilující krystal vážící jen o málo více než zrnko písku se stal nejtěžším objektem, jaký byl kdy zaznamenán v superpozici lokalit.

Fyzici ze Švýcarského federálního technologického institutu (ETH) v Curychu připojili mechanický rezonátor k typu supravodivého obvodu běžně používaného v kvantových výpočtech, aby replikovali slavný myšlenkový experiment Erwina Schrödingera v bezprecedentním měřítku.

Je ironií, že Schrödinger by byl poněkud skeptický, že by něco tak velkého – tedy vůbec cokoli – mohlo existovat v nejednoznačném stavu reality.

Stavy superpozice nemají v naší každodenní zkušenosti obdoby. Sledujte, jak fotbalový míč klesá, a můžete sledovat rychlost jeho pádu pomocí stopek. Jeho poslední klidová poloha je jasná jako ve dne a je zřejmé i to, jak se za letu otáčí.

Pokud zavřete oči, když padnou, není důvod si myslet, že by tyto stavy umístění nebo chování mohly být jiné. V kvantové fyzice však funkce jako poloha, rotace a hybnost neexistují žádným smysluplným způsobem, dokud neuvidíte míč spočívající na zemi.

Spolu s další těžkou váhou teoretické fyziky, Albertem Einsteinem, nebyl Schrödinger úplně nadšený interpretacemi experimentů, které naznačovaly, že částice postrádaly přesné vlastnosti, dokud jim je nedalo pozorování.

Aby rakouský nositel Nobelovy ceny ukázal, jak absurdní je celý nápad, popsal scénář, kdy nepozorované umístění částice bylo spojeno s životem neviditelné kočky.

Představte si, chcete-li, že částice náhodně vyplivla z rozpadajícího se atomu, zasáhla Geigerův počítač, což způsobilo rozbití lahvičky s jedem a okamžitě zabilo kočku. Protože se to vše odehrává uvnitř krabice, zůstávají události a jejich načasování bez povšimnutí.

Jděte s tím, co je známé jako Kodaňský výklad V kvantové fyzice existuje neviditelný systém ve stavu všech možností, dokud není pozorován jeho konečný stav. Částice je emitována a není emitována. Geigerův počítač je aktivní a neaktivní. Lahvička s jedem je rozbitá, ne rozbitá. A kočka je živá a mrtvá.

Tuto smrtící kamufláž je téměř nemožné si představit, ale lze ji snadno znázornit Schrödingerova vlnová rovnice.

Téměř o století později už Schrödingerův vtip není. Byl pozorován nejen v malých molekulách, ale v celých molekulách (nemluvě o skupinách tisíců atomů). Můžeme manipulovat s krabicí, abychom zajistili, že kočka nikdy nezemře. Můžeme si dokonce pohrát s nastavením kočky oddělit. Ve skutečnosti jsou celé technologie založeny na stejných principech jako objekty ve stavech superpozice.

Ačkoli žádné skutečné kočky nikdy nebyly ohroženy kvantovým experimentem – protože morálka, víte –, teorie zůstává přímočará. Velké objekty, jako jsou kočky, nebo dokonce lidé, sloni nebo dokonce dinosauři, mohou existovat ve stavech superpozice stejným způsobem jako elektrony, kvarky a fotony.

Matematika nenechává žádný prostor pro pochybnosti, nicméně pozorování účinků takové mlhavé přítomnosti v tak velkém měřítku je úplně jiný příběh.

Na atomové úrovni je vidět nádech nenaplněných osudů s dost primitivním vybavením. Jak vlastnosti objektů rostou, je stále obtížnější empiricky získat podpisy superpozice.

V tomto posledním experimentu rezonátor vysokých zvukových vln, popř habar, jako kočka 16,2 µg. To, co mu chybí ve vousech a rybích pusinkách, vynahrazuje tím, že při napájení proudem dokáže hučet v krátkém rozsahu frekvencí.

„Složením dvou stavů oscilace v krystalu jsme efektivně vytvořili Schrödingerovu kočku o hmotnosti 16 mikrogramů,“ On říká Vedoucí autor a fyzik ETH Zurich Yiwen Chu.

Pro role radioaktivního atomu, Geigerova počítače a jedu tým A poslatsupravodivý obvod, který sloužil jako zdroj energie pro experiment, senzor a superpozici.

Spojení těchto dvou umožnilo výzkumníkům uvést HBAR do pohybu tak, aby se jeho vibrace chvěly ve dvou fázích současně, což je jev, který byl zpět v přenosu.

Jak velké budou budoucí experimenty, je otevřenou otázkou. V praxi může posunutí limitů velikosti superpozice vést k novým způsobům, jak učinit kvantovou technologii výkonnější nebo vytvořit základ citlivějších nástrojů pro studium hmoty a vesmíru.

V podstatě stále existují otázky, co pro hmotu vůbec znamená být v superpozici. Navzdory desetiletím pokroku ve zpřesňování kvantové mechaniky existuje Stále to není jasné Proč by otevření krabice mělo ovlivnit osud Schrödingerovy kočky.

Co to znamená proměnit se v realitu, zůstává stejně záhadou částicové fyziky, jako když Schrödinger snil svou absurdní představu o kočce, která by neměla být.

Tento výzkum byl publikován v vědy.