Fizycy znaleźli sposób na uratowanie kota Schrödingera

Słynny eksperyment myślowy austriackiego fizyka Erwina Schrödingera „kot w pudełku” jest ilustracją jednej z charakterystycznych cech mechaniki kwantowej - nieprzewidywalnego zachowania cząstek na poziomie kwantowym.

Ta nieprzewidywalność sprawia, że ​​praca z układami kwantowymi jest niezwykle trudna. Ale co, jeśli nauczymy się robić „prognozy kwantowe”? Zespół fizyków uważa, że ​​jest to możliwe. W nowym badaniu wykazali swoją zdolność do przewidywania czegoś zwanego skokiem kwantowym, a nawet zdolność do całkowitej zmiany procesu po jego rozpoczęciu.

W rzeczywistości, zgodnie z ich zapewnieniami, „uratowali” kota Schrödingera

Zacznijmy od odświeżenia pamięci o tym, kim jest ten kot. Erwin Schrödinger wymyślił scenariusz: istnieje pewna zamknięta skrzynia, w której znajduje się kot. Ponadto pudełko zawiera pierwiastek radioaktywny, licznik Geigera i zamkniętą kolbę z trucizną. Pierwiastek jest tak mały, że tylko jeden atom może rozpaść się w ciągu godziny, ale z takim samym prawdopodobieństwem może się nie zdarzyć. Jeśli licznik Geigera wykryje rozpad tego atomu izotopu, rozbije kolbę trucizną i kot umrze.

W nadmorskim parku safari ustalono ligre

Obserwator nie ma sposobu, aby zajrzeć do środka, dlatego nie jest pewne, czy kot żyje, czy nie. Do momentu otwarcia i zobaczenia pudełka istnieje ono w obu tych stanach. W momencie, gdy pudełko jest otwarte, jedna z dwóch opcji zostanie wybrana przypadkowo, a zdolność kota do bycia żywym i martwym zniknie.

Oczywiście wszystko to jest po prostu zabawną metaforą zjawiska, które fizycy nazywają superpozycją kwantową, w której cząstka (atom, elektron lub foton) może istnieć w kilku stanach energetycznych jednocześnie - aż do momentu pojawienia się obserwatora. Jak tylko to nastąpi, nastąpi nagłe przejście między stanami energii, znane jako skok kwantowy.

Wcześniej naukowcy mogli tylko obserwować to zjawisko, ale teraz fizycy nauczyli się nie tylko przewidywać, ale nawet manipulować okolicznościami, aby świadomie zmienić wynik skoku w kierunku, którego potrzebują. W tym celu naukowcy kierowani przez grupę z Uniwersytetu Yale wykorzystali sztuczne atomy zwane kubitami, które są również używane jako podstawowe jednostki informacji w komputerze kwantowym. Za każdym razem, gdy mierzysz kubit, wykonuje on skok kwantowy. Na dłuższą metę takie skoki są nieprzewidywalne, dlatego próby zbudowania obliczeń kwantowych były bardzo problematyczne.

Dlatego zespół opracował eksperyment do pośredniej obserwacji kubitu nadprzewodzącego, wykorzystując trzy generatory mikrofalowe do napromieniowania kubita w szczelnej trójwymiarowej aluminiowej obudowie. To promieniowanie mikrofalowe przełącza kubit między stanami energetycznymi, podczas gdy inna wiązka mikrofalowa steruje urządzeniem. Gdy kubit jest w stanie podstawowym, wiązka mikrofalowa wytwarza fotony. Nagły brak fotonów oznacza, że ​​kubit zaraz wykona kwantowy skok do stanu wzbudzonego.

Badanie wykazało, że był to nie tyle skok, co przejście; nie pstryknięcie przełącznika, ale prawdopodobnie przesuwna dźwignia. W rezultacie kolejny precyzyjnie zsynchronizowany impuls promieniowania może odwrócić skok kwantowy po jego wykryciu, co powoduje powrót kubitu do stanu podstawowego; lub, na podstawie metafory kota Schrodingera, nie pozwól kotu umrzeć i przywróć go do życia.

Na dłuższą metę nadal występuje nieprzewidywalność. Na przykład naukowcy nadal nie są w stanie dokładnie przewidzieć, kiedy to nastąpi - może to być pięć minut lub pięć godzin. Ale po rozpoczęciu skoku zawsze podąża tą samą ścieżką. Zespół udowodnił to, porównując 6, 8 miliona skoków - wszystkie były spójne. „Skoki kwantowe atomu są nieco podobne do erupcji wulkanicznych. Na dłuższą metę są całkowicie nieprzewidywalne. Jednak dzięki odpowiedniej obserwacji możemy z pewnością wykryć wczesne ostrzeżenie o zbliżającej się katastrofie i zareagować, zanim nastąpi ”- wyjaśniają naukowcy.

Czy podoba ci się ten artykuł?

Najciekawsze wiadomości ze świata nauki: nowe odkrycia, zdjęcia i niesamowite fakty w Twojej poczcie. Okej Zgadzam się z regulaminem witryny Dziękujemy. Wysłaliśmy wiadomość e-mail z potwierdzeniem na Twój adres e-mail.

Zalecane

BMW 4219Eli: samochód z 42 kołami
2019
Brudna bomba: co to jest?
2019
Drone Russian Post poleciał drugi raz
2019