Verjetno ste že slišali za paradoks mačk Schrödinger. Govorimo o hipotetični mački v škatli, ki je hkrati v dveh stanjih - živih in mrtvih -, dokler ne odpremo škatlice, da bi jo pogledali. To je tako imenovana kvantna superpozicija. Tako so fiziki z univerze Yale ugotovili, kako shraniti obe mački v dve škatli hkrati. Znanstveniki so svoje delo delili na straneh revije Science.
Tehnično gledano mačke ni. Govorimo o tako imenovanem "mačjem stanju", katerega vlogo igrata dva (ali več) delcev, ki sta istočasno v dveh različnih stanjih. Schrödingerjeva mačka je bila desetletja le hipotetičen eksperiment, vendar je leta 2005 ameriški Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo v laboratorijskih razmerah dejansko ustvaril resnično "mačjo stanje". Da bi to naredili, so uporabili šest atomov v "spin up stanju" in v "spin down stanju". Za lažje razumevanje si predstavljajte uro, ki bo potekala v smeri urinega kazalca in v nasprotni smeri urinega kazalca. Od takrat se njihovi poskusi z "mačjimi stanji" izvajajo s fotoni.
Fiziki z univerze Yale pa so lahko dosegli novo raven. Fotone niso uporabili le v kvantni superpoziciji stanj, temveč so jih zapletli. To pomeni, z drugimi besedami, dosegli so, da se ob spremembi stanja enega fotona spremeni stanje drugega fotona, četudi so ločeni drug od drugega. Treba je opozoriti, da je to eden najbolj zapletenih, zmedenih in bizarnih vidikov kvantne mehanike. Albert Einstein je nekoč vse to poimenoval "grozljivo delovanje na daljavo."
"Dobili smo dve majhni in preprosti Schrödingerjevi mački, tako v svojih škatlah kot v zapletenosti."
Za ustvarjanje bogastva so znanstveniki zgradili majhno komoro z dvema ločenima votlinama iz aluminija. Mikrovalovni fotoni, nameščeni v notranjosti, so začeli udarjati v stene votlin in zahvaljujoč temu so jih znanstveniki lahko združili z umetnim atomom superprevodnega safirja. Rezultat sta dve vrsti živih / mrtvih mačk, ki sta narejeni iz mikrovalovne svetlobe in sta hkrati v dveh različnih škatlah.
»Imamo velikega in pametnega mačka. Ne ostane v enem polju, saj je kvantno stanje razdeljeno med dve votlini in ga ni mogoče opisati ločeno, «pravi glavni avtor študije Chen Wang.
"Lahko razmislite tudi o alternativi, v kateri sta dve majhni in preprosti Schrödingerjevi mački, vsaka v svoji škatli, v zmedenem stanju."
Raziskave, kot je ta, so zelo pomembne za prihodnost kvantnega računanja. Za razliko od klasičnih računalnikov, ki uporabljajo bite, to so ničle in one, kvantni računalniki shranjujejo informacije v tako imenovane qubits. Kubiti so lahko hkrati v dveh stanjih - nič in eno - tako kot je mačka Schrödinger lahko hkrati v stanjih "živih" in "mrtvih", dokler jih nihče ne opazuje. Lahko rečemo, da je stanje superpozicije zelo krhko. Zato morajo biti kvantne informacije zaščitene pred kakršnim koli okoljskim hrupom. Konec koncev, že najmanjši posegi - na primer en foton trči z atomom, ki se uporablja za kodiranje in shranjevanje vaših podatkov - takoj povzroči, da bo celoten sistem dekodiral. Z drugimi besedami, superpozicija kvantnega stanja bo izgubljena,kar bo povzročilo zrušitve celotnega sistema.
Promocijski video:
Preučevanje stanj, v katerih je lahko "mačka", je zanimivo, ker je lahko zelo koristno za shranjevanje kvantnih informacij. Sposobnost ustvarjanja stanja mačk v dveh različnih škatlah je po besedah soavtorja študije Roberta Scholskoffa "prvi korak k ustvarjanju logične operacije med dvema kvantnima bitoma in odpiranju možnosti popravljanja napak."
NIKOLAY HIZHNYAK