Физици измислиха как да "отгледат" котка на Шрьодингер - обект в квантова суперпозиция в две състояния с противоположни свойства - за да произведат по-големи версии, които един ден може да разкрият границите на квантовия свят, съобщава ScienceAlert!.
Ако те успеят да продължат да отглеждат все по-големи "котки", експериментът може да разкрие най-накрая на точното място, на което се превключва между толкова различните класическа и квантова физика - разделението между микро- и макросвета, което физиците преследват в продължение на десетилетия.
Изследването е публикувано в Nature Photonics.
"Един от най-фундаменталните въпроси на физиката е границата между квантовия и класическия свят. Може ли квантови явления при идеални условия да бъдат наблюдавани при макроскопски обекти?" пита физикът Александър Лвовски (Alexander Lvovsky), който е ръководител на екипа от Университета в Калгари и руския Квантов център.
"Теорията не дава отговор на този въпрос - може би няма такава граница, но ни трябва инструмент, който да я изследва".
Оригиналната котка на Шрьодингер е мисловен експеримент, при който жива котка се слага в кутия с капсула отрова, която може да се счупи в рависимост от разпада на радиоактивен атом - което може да се случи, а може и да не случи.
Според господстващата интерпретация в квантовата механика когато кутията е затворена, котката е едновременно в две състояния. Тя е и мъртва, и жива, и заема определено състояние, след като се отвори кутията.
Това не е само хипотетичен въпрос - в квантовата физика пребиваването едновременно в две различни състояния е известно като състояние на суперпозиция и стои в основата на квантовите компютри, които в бъдеще могат да революционизират начина на обработване на данните.
Този хипотетичен сценарий е предложен още през 1935 г. от австрийския физик Ервин Шрьодингер. Днес физиците са измислили как да извършат в реалността този експеримент, използвайки микровълнови фотони, които могат да бъдат поляризирани и вертикално, и хоризонтално, едновременно, докато някой не измери тяхната поляризация. Но заради традицията, те продължават да се наричат "котки".
Използвайки тази техника, физиците пресъздадоха две "котки" на Шрьодингер - не истински котки, естествено, а частици светлина, в две квантови "кутии" и в края на миналата година успяха да заснемат явлението в атома в първи път.
Сега Лвовски и неговият екип са измислили как да генерират големи "котки" с по-високи амплитуди от всякога.
При експеримента се постига суперпозиция на две кохерентни светлинни вълни, които са в две противоположни посоки едновременно.
Enlargement of optical Schrödinger's cat states. Alexander I. Lvovsky et al.
След това генерират нови, с по-високи амплитуди "котки" като пускат тези вълни през разделител (сплитер). Амплитудата на колебанията на електромагнитното поле на фотоните - "котки на Шрьодингер" трябва да бъде достатъчно голяма, така че да може да се разграничи от проявите на квантовата неопределеност.
Лвовски и колегите решават този проблем като "слепват" две светлинни котки на Шрьодингер заедно, предизвиквайки интерференция на двете "котки".
"Това води до вплетеното им състояние в двата изходни канала на светоделителя", обяснява Лвовски.
В един от тези канали поставят специален детектор. Ако детекторът показва определен резултат, във втория изход се ражда "котка" с повече от два пъти средна енергия на частиците.
Когато екипът измерва резултатите, те установяват, че биха могли да конвертират двойка отрицателни "Шрьодингерови котки" с амплитуда 1.15 до една положителна "котка" с амплитуда 1.85, и биха могли да повторят експеримента, генерирайки няколко хиляди уголемени "котки".
Важното е, че процедурата може да се повтаря безброй пъти, ако вече има достатъчен брой "уголемени" котки за свързване. В крайна сметка така може да се постигне мечтата на учените да достигнат границата между квантовия и обикновения свят и да докажат дали съществува такава граница.
"Това е опияняващо и от решаващо значение за разбирането ни на законите на физиката, които управляват нашата Вселена" - пише в ScienceAlert!.
Ние знаем, че квантовите закони, които обясняват как работят атомите в изключително малък мащаб, трябва по някакъв начин да се срещнат с класическия свят, с правилата на пп-големите системи като звезди, ракети и хора - но засега никой не е успял да свърже двата свята .
Гравитацията не изглежда да влия на квантовите системи по същия начин както в нашия свят, а класическата физика не може да обясни "призрачното далекодействие" на квантовото ваплитане.
Ако можем да определим точно границата, на която квантовите системи започват да се подчиняват на класическата физика, най-накрая можем да разберем това разделение между световете - и може би "уголемените" котки на Шрьодингер ще бъдат нещото, което ще ни заведе там.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари