Οι φυσικοί φτιάχνουν την πιο χοντρή γάτα του Σρέντινγκερ

Φανταστείτε μια γάτα. Υποθέτω ότι σου αρέσει ένα ζωντανό. Δεν πειράζει. Είσαι λάθος σε κάθε περίπτωση – αλλά έχεις και δίκιο.

Αυτός είναι ο πρόδρομος του πειράματος σκέψης του Erwin Schrödinger το 1935 για την περιγραφή των κβαντικών καταστάσεων. Τώρα, οι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν τη χοντρή (δηλαδή την τεράστια) γάτα του Schrödinger, δοκιμάζοντας τα όρια του κβαντικού βασιλείου και πού δίνει τη θέση της στο κλασικό. Η φυσικη.

Έτσι, το πείραμα του Schrödinger έχει ως εξής: μια γάτα βρίσκεται σε ένα κουτί με δηλητήριο που απελευθερώνεται από τη συσκευασία της εάν ένα άτομο μιας ραδιενεργής ουσίας, που υπάρχει επίσης στο κουτί, αποσυντεθεί. Δεδομένου ότι είναι αδύνατο να γνωρίζουμε εάν μια ουσία θα αποσυντεθεί ή όχι σε ένα δεδομένο χρονικό πλαίσιο, η γάτα παραμένει ζωντανή και νεκρή μέχρι να ανοίξει το κουτί και να προσδιοριστεί κάποια αντικειμενική αλήθεια. (Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για το πείραμα σκέψης εδώ.)

Με τον ίδιο τρόπο, τα σωματίδια σε κβαντικές καταστάσεις (qubits, εάν χρησιμοποιούνται ως bit σε έναν κβαντικό υπολογιστή) βρίσκονται σε κατάσταση κβαντικής υπέρθεσης (δηλαδή «ζωντανά» και «νεκρά») μέχρι να μετρηθούν, οπότε η υπέρθεση καταρρέει. Σε αντίθεση με τα συνηθισμένα bit υπολογιστή που έχουν τιμή είτε 0 είτε 1, τα qubits μπορούν να είναι και 0 και 1 ταυτόχρονα.

Τώρα, οι ερευνητές έχουν κάνει τη γάτα του Σρέντινγκερ πολύ βαρύτερη από αυτές που δημιουργήθηκαν στο παρελθόν και δοκιμάζουν τα λασπωμένα νερά καθώς ο κόσμος της κβαντικής μηχανικής δίνει τη θέση της στην κλασική φυσική στον γνωστό μικροσκοπικό κόσμο. την έρευνά τους δημοσίευσε Αυτή την εβδομάδα στο Science.

Στη θέση της εικονικής γάτας υπήρχε ένας μικρός κρύσταλλος, τοποθετημένος σε μια υπέρθεση δύο καταστάσεων ταλάντωσης. Οι καταστάσεις ταλάντωσης (πάνω ή κάτω) είναι ισοδύναμες με την κατάσταση ζωής ή θανάτου στο πείραμα σκέψης του Schrödinger. Ένας υπεραγώγιμος κύκλος, που είναι ένα qubit, χρησιμοποιήθηκε για να αναπαραστήσει το άτομο. Η ομάδα προσάρτησε ένα ηλεκτρικό πεδίο δημιουργώντας ένα υλικό στο κύκλωμα, επιτρέποντας στην υπέρθεση του να ταξιδέψει στον κρύσταλλο. Capish;

«Βάζοντας τις δύο καταστάσεις ταλάντωσης στον κρύσταλλο σε υπέρθεση, δημιουργήσαμε ουσιαστικά μια γάτα του Σρέντινγκερ που ζυγίζει 16 μικρογραμμάρια», δήλωσε ο Yuen Zhu, φυσικός στο ETH Ζυρίχης και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, ενός από τα πανεπιστήμια. εκτόξευση.

16 μικρογραμμάρια είναι περίπου ισοδύναμα με τη μάζα ενός κόκκου άμμου, και αυτή είναι μια αρκετά παχιά γάτα σε κβαντικό επίπεδο. Σύμφωνα με την εκδοχή, είναι «δισεκατομμύρια φορές βαρύτερο από ένα άτομο ή ένα μόριο, γεγονός που την καθιστά την πιο παχιά κβαντική γάτα μέχρι σήμερα».

Αυτή δεν είναι η πρώτη φορά που οι φυσικοί δοκιμάζουν αν μπορούν να παρατηρηθούν κβαντικές συμπεριφορές σε κλασικά αντικείμενα. Πέρυσι, μια διαφορετική ομάδα Ανακοίνωσε ότι είχε ποσοτικά συνυφασμένες καθυστερήσειςαν και αρκετοί φυσικοί είπαν στο Gizmodo ότι ο ισχυρισμός ήταν παπαρούνα.

Αυτό είναι λίγο διαφορετικό, καθώς η τελευταία ομάδα δοκίμαζε μόνο τη μάζα ενός αντικειμένου σε κβαντική κατάσταση, όχι το δυναμικό εμπλοκής ενός ζωντανού οργανισμού. Αν και αυτό δεν είναι στα σχέδια της ομάδας, η συνεργασία με μεγαλύτερες ομάδες «θα μας επιτρέψει να κατανοήσουμε καλύτερα γιατί τα κβαντικά φαινόμενα εξαφανίζονται στον μακροσκοπικό κόσμο των πραγματικών γατών», είπε ο Zhu.

Όσο για το πραγματικό όριο μεταξύ των δύο κόσμων; «Κανείς δεν ξέρει», έγραψε ο Matteo Fadel, φυσικός στο ETH Zurich και συν-συγγραφέας της ερευνητικής εργασίας, σε ένα email στο Gizmodo. “Αυτό είναι το ενδιαφέρον και ο λόγος για τον οποίο η εμφάνιση κβαντικών επιδράσεων σε συστήματα αύξησης μάζας είναι τόσο άνευ προηγουμένου.”

Η νέα έρευνα παίρνει το περίφημο πείραμα σκέψης του Σρέντινγκερ και του δίνει μερικές πρακτικές εφαρμογές. Ο έλεγχος των κβαντικών υλικών σε κατάσταση υπέρθεσης μπορεί να είναι χρήσιμος σε διάφορους τομείς όπου απαιτούνται πολύ ακριβείς μετρήσεις. Για παράδειγμα, βοήθεια Μείωση θορύβου σε συμβολόμετρα που μετρούν τα βαρυτικά κύματα.

Ο Fadell μελετά επί του παρόντος «αν η βαρύτητα παίζει ρόλο στην αποσυνοχή των κβαντικών καταστάσεων, συγκεκριμένα εάν είναι υπεύθυνη για τη μετάβαση από την κβαντική στην κλασική, όπως προτάθηκε πριν από δύο δεκαετίες από τον Penrose». Η βαρύτητα δεν φαίνεται να υπάρχει σε υποατομικό επίπεδο και δεν λαμβάνεται υπόψη στο Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής των Σωματιδίων.

Ο κβαντικός κόσμος είναι ώριμος Νέες ανακαλύψειςΔυστυχώς είναι γεμάτο ΑγνωστοςΚαι ΑδιέξοδοςΚαι Ενοχλητικά νέα προβλήματα.

περισσότεροΟι επιστήμονες σώζουν τη γάτα του Σρέντινγκερ