Znanstveniki iz Nemčije so s svetlobo in atomom ustvarili stanje "Schrödingerjeve mačke" - in večkrat dosegli stanje superpozicije.
Eden izmed najbolj znanih miselnih eksperimentov na svetu je dobil novo luč. Tako je leta 1935 Erwin Schrödinger formuliral miselni eksperiment, ki ponazarja paradoksalno naravo kvantne fizike. Danes je skupina raziskovalcev pod vodstvom Gerharda Rempeja, direktorja Oddelka za kvantno dinamiko Inštituta za kvantno optiko Max Planck, uspela v laboratoriju uvesti optično različico Schrödingerjevega miselnega eksperimenta. Torej, impulzi laserske svetlobe so delovali kot mačka. Sklepi, dobljeni kot rezultat projekta, odpirajo nove perspektive za napredni nadzor optičnih stanj, ki jih bo v prihodnosti mogoče uporabiti v kvantnih komunikacijah. Raziskava je opisana v članku v reviji Nature Photonics.
"Po Schrödingerjevi zamisli lahko tak mikroskopski delček kot en sam atom obstaja v dveh različnih stanjih hkrati. Temu rečemo superpozicija. Še več, ko takšen delec posega v makroskopski objekt, se lahko "zaplete" in makroskopski objekt lahko pride v stanje superpozicije. Schrödinger je kot primer navedel mačko, ki je lahko sočasno živa in mrtva, odvisno od tega, ali je radioaktivni atom razpadel ali ne - ta ideja je v neposrednem nasprotju z vsakodnevno izkušnjo, "razlaga profesor Rempe.
Za izvedbo tega miselnega eksperimenta v laboratoriju so se fiziki obrnili na različne sisteme modelov. V tem primeru je bila izvedena shema, ki sta jo leta 2005 predlagala teoretika Wang in Duan. V njem "vlogo" mačke igra superpozicija dveh stanj optičnega impulza. Eksperimentalne tehnike, potrebne za izvedbo takega poskusa, je razvila skupina Rempe.
Eksperimentalna postavitev / Max Planck Society.
Raziskovalci, vključeni v projekt, so bili sprva skeptični glede možnosti generiranja in zanesljive registracije takih mehansko zapletenih kvantnih stanj z uporabo razpoložljivih tehnologij. Glavna težava je bila potreba po zmanjšanju optičnih izgub v poskusu. Ko so to dosegli, so strokovnjaki opravili vse potrebne meritve, da bi potrdili Schrödingerjevo napoved. Poskus je znanstvenikom omogočil raziskovanje področja uporabe kvantne mehanike in razvoj novih tehnik kvantne komunikacije.
Laboratorij na Inštitutu Max Planck v Garchingu je opremljen s potrebno opremo za izvajanje najzahtevnejših poskusov kvantne optike. Za izolacijo posameznega atoma in manipulacijo z njegovim stanjem se uporabljajo vakuumska komora in visoko precizni laserji. Na sredini nastavitve je optični resonator, sestavljen iz dveh ogledal, ločenih s 5 mm režo, v kateri se lahko zadrži atom. Laserski impulz se usmeri v votlino, kjer se odseva in nato deluje z atomom. Kot rezultat tega se odbijena svetloba zaplete z atomom. Z ustreznimi meritvami na atomu je lahko optični impulz v stanju superpozicije, tako kot mačka Schrödinger. Posebnost eksperimenta je, da lahko zapletena stanja generiramo determinirano. Z drugimi besedami,"Mačjo stanje" dobimo med vsako ponovitvijo poskusa.
»Uspešno smo ustvarili stanja leteče optične mačke in dokazali, da se obnašajo tako, kot je napovedovala kvantna mehanika. Ti podatki potrjujejo, da naš način ustvarjanja mačjih stanj deluje, poleg tega pa so nam omogočili tudi proučevanje pomembnih parametrov, «zaključuje doktor Stefan Welte.
Promocijski video:
Vladimir Guillen