Физици от Оксфордския университет са създали нов клас "котешки състояния" – квантови суперпозиции, конструирани не от обикновени вълнови пакети, а от дълбоко екзотични, некласически компоненти – откривайки неочаквани пътища към по-устойчиви квантови компютри.
"Квантовата механика, за разлика от класическата физика, позволява на обектите да съществуват в повече от едно състояние едновременно. Тази идея често се илюстрира с котката на Шрьодингер, която си представяме едновременно жива и мъртва, докато не я наблюдаваме. В лабораторията физиците могат да създадат по-малко драматични, но много реални версии на този ефект, като поставят атоми, светлина или движение в две различни квантови състояния едновременно. Създаването и контролирането на тези суперпозиции е от съществено значение за приложения, вариращи от квантови изчисления до прецизно отчитане на времето", разказва д-р Себастиан Санер (Sebastian Saner) от Оксфордския университет и неговите колеги.
"Един прост пример е квантовият бит, или кубит, в суперпозиция от 0 и 1. Но квантовите системи не са ограничени само до две състояния. В квантов хармоничен осцилатор, който може да заема много различни енергийни нива, има много по-богат набор от възможности. Квантовите хармонични осцилатори описват много физически системи, включително светлина, вибрации и движение на задържани частици, и са били използвани за създаване на голямо разнообразие от квантови суперпозиции."
"Един добре познат пример е котешко състояние, при което осцилатор е поставен в суперпозиция на два вълнови пакета, изместени в противоположни посоки. Тези вълнови пакети, известни като кохерентни състояния, наподобяват класическото движение толкова, колкото позволява квантовата механика."
В новото си изследване д-р Санър и съавторите му демонстрират ново семейство квантови суперпозиции.
Вместо да изграждат котешки състояния от вълнови пакети с кохерентно състояние, те разработват метод за създаване на суперпозиции от широк спектър от компоненти, които сами по себе си са силно некласически.
пристиснати състояния, квантовата неопределеност се преразпределя по различен начин във всяка част от състоянието.
"Експериментът използва движението на един единствен уловен йон", разказват физиците.
"Затвореният йон комбинира два различни вида квантова система: вътрешното му състояние действа като кубит, докато движението му се държи като квантов хармоничен осцилатор, способен да заема много различни състояния на движение."
"Това го прави мощна платформа за проектиране на квантови състояния, които надхвърлят обикновените кубити."
За да създадат тези състояния, изследователите първо използват инженерни взаимодействия, за да обвържат вътрешното състояние на йона с различни възможни състояния на движение.
Квантово измерване на вътрешното състояние в средната верига след това проектира движението на йона в избраната суперпозиция на некласически компоненти.
"Този подход ни дава инструмент да създаваме квантовата суперпозиция в почти всякаква форма", каза д-р Санър.
Методът даде на изследователите програмируем контрол върху състоянията, които те произведоха.
Чрез промяна на експерименталните настройки, те биха могли да настроят относителния размер, въртенето и разделянето на компонентите, позволявайки генерирането на широк спектър от екзотични движещи се суперпозиции в рамките на една и съща система от затворени йони.
Учените също така директно реконструират квантовите състояния, които са създали.
Реконструкциите разкриват интерферентни модели и области на Вигнерова отрицателност - признаци, че състоянията не могат да бъдат описани като обикновени класически явления. Тези характеристики потвърждават, че експериментът е довел до истински квантови суперпозиции на наистина некласически двигателни състояния.
Авторите сега си сътрудничат с теоретици, за да определят по-точно колко "квантови" са тези състояния.
"Бяхме наистина окуражени от реакцията на колегите ни, когато им показахме какво сме създали", каза д-р Рагхавендра Сринивас, също от Оксфордския университет.
"Вярваме, че все още сме на повърхността на това, което е възможно, както за практически приложения, така и за разбиране на тези състояния на по-фундаментално ниво."
Справка: S. Saner et al, Generating Arbitrary Superpositions of Nonclassical Quantum Harmonic Oscillator States, Physical Review X (2026). DOI: 10.1103/k1xk-yt42
Изтрочник: Schrödinger's Cat Just Got An Upgrade: "Sibling" Cat States Now Push The Limits Of Quantum Physics, IFLScience
Още по темата
Физика
Няма пространство, няма време, няма частици: Радикална визия за квантовата реалност
Космос
Двуслоен графен моаре, усукан в мьобиусова лента, се държи като свръхпроводник по ръбовете си
Физика
Може ли, предефинирайки реалността, да решим най-големия проблем на квантовата теория?
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Чифтосали ли са се Хомо еректус и денисовците? Зъбните протеини намекват за древни срещи
Niko Kolev
"Ад" на Данте описва удар на астероид 500 години преди съвременната наука
dolivo
10-годишно момиче открива рядък мексикански аксолотъл. Какво знаем за тези животни
dolivo
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване