Поиск - новости науки и техники

Спасти кота Шредингера. Физики нашли решение знаменитого парадокса

5.06.19

Исследователи из Йельского университета сумели разработать детектор квантовых скачков и экспериментально проследить, как происходит этот процесс. В теории это может стать решением знаменитого парадокса, которое позволит «спасти» кота Шредингера. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Эрвин Шредингер придумал сценарий: есть некая закрытая коробка, в которой находится кот. Кроме того, в коробке находится радиоактивный элемент, счетчик Гейгера и запечатанная колба с ядом. Элемента так мало, что за час может распасться только один атом, но с точно такой же вероятностью этого может и не случиться. Если счетчик Гейгера обнаружит распад этого атома изотопа, то разобьет колбу с ядом и кот умрет. Пока вы не откроете коробку, кота внутри можно считать живым и мертвым одновременно.

Этот пример служит иллюстрацией для квантовой суперпозиции: явлении, при котором частица (атом, электрон или фотон) может существовать в нескольких энергетических состояниях одновременно — вплоть до точки, когда появится наблюдатель. Как только это произойдет, случится внезапный переход между энергетическими состояниями, известный как квантовый скачок.

Чтобы попытаться управлять этим процессом, физики использовали искусственные атомы, называемые кубитами, которые также применяются в качестве основных единиц информации в квантовом компьютере. В эксперименте кубит в герметичном алюминиевом корпусе подвергается облучению от трех микроволновых генераторов в трех плоскостях. Четвертый луч контролирует саму емкость с кубитом. Пока кубит пребывает в стабильном состоянии, он испускает фотоны, а те бомбардируют корпус, что и фиксируется датчиками. Исчезновение фотонов означает, что кубит изменился и находится на пороге квантового скачка. После серии из 6,8 млн экспериментов было доказано, что квантовый скачок протекает по одинаковому сценарию и напоминает не «щелчок тумблера», а скорее «перемещение рычага».

Ученые пока не могут определить, когда точно может произойти скачок: через минуту, через несколько часов или через сутки. Но возможность отследить начало этого процесса дает шанс отправить стабилизирующий импульс и привести кубит в стабильное состояние. То есть над той самой коробкой, где сидит кот Шредингера, теперь появилась красная лапочка, когда она загорится, наблюдатель получит сигнал, что его нужно срочно спасать.

Александр Ильин

Александр Ильин

Нет комментариев