Учени генерират "горещи състояния на котката на Шрьодингер"

Ваня Милева Последна промяна на 08 април 2025 в 00:00 1423 0

В мисловния експеримент на Ервин Шрьодингер котка е жива и мъртва едновременно.

Кредит University of Innsbruck/Harald Ritsch
В мисловния експеримент на Ервин Шрьодингер котка е жива и мъртва едновременно.

Квантовите състояния могат да се подготвят и наблюдават само при строго контролирани условия. Изследователски екип от Инсбрук, Австрия, сега успя да създаде така наречените състояния на "гореща котка на Шрьодингер" в свръхпроводящ микровълнов резонатор.

Проучването, публикувано наскоро в Science Advances, показва, че квантовите явления могат също да бъдат наблюдавани и използвани в по-малко перфектни, по-топли условия.

Принципът на квантовата суперпозиция ни позволява да подготвим система в суперпозиция от две произволни състояния. Парадигматичният пример е суперпозицията на две кохерентни състояния. Макар че суперпозицията на такива състояния обикновено се нарича състояние на котката на Шрьодингер, в оригиналния мисловен експеримент на Ервин Шрьодингер котката - система с температура на тялото и извън равновесие - се подготвя в суперпозиция на две смесени състояния, доминирани от класически флуктуации. Физици от Университета в Инсбрук вече са успели да създадат горещи състояния на котката на Шрьодингер в свръхпроводим микровълнов резонатор.

Янг и съавторите му генерират силно смесени квантови състояния с различни квантови свойства.

Изследователите генерират силно смесени квантови състояния с различни квантови свойства.Изследователите генерират силно смесени квантови състояния с различни квантови свойства. Кредит: University of Innsbruck

Състоянията на котката на Шрьодингер са очарователно явление в квантовата физика, при което квантов обект съществува едновременно в две различни състояния.

В мисловния експеримент на Ервин Шрьодингер това е котка, която е жива и мъртва едновременно.

В реални експерименти такава едновременност е наблюдавана в местоположението на атоми и молекули и в трептенията на електромагнитни резонатори.

По-рано тези аналози на мисловния експеримент на Шрьодингер се създаваха, като първо се охлаждаше квантовият обект до основното му състояние - състоянието с най-ниска възможна енергия.

В ново изследване д-р Герхард Кирхмайер (Gerhard Kirchmair) и колегите му от Университета в Инсбрук демонстрират, че наистина е възможно да се създават квантови суперпозиции от термично възбудени състояния.

"В своя мисловен експеримент Шрьодингер също предполага жива, т.е. "гореща" котка", обяснява д-р Кирхмайер, автор-кореспондент на изследването.

"Искахме да разберем дали тези квантови ефекти могат да бъдат генерирани и ако не започваме от "студеното" основно състояние."

За да генерират състоянията на котката на Шрьодингер, изследователите използват трансмонен кубит в микровълнов резонатор.

Те успяват да създадат квантовите суперпозиции при температури до 1,8 К - което е шестдесет пъти по-горещо от температурата на околната среда в кухината.

"Нашите резултати показват, че е възможно да се генерират силно смесени квантови състояния с различни квантови свойства", посочва д-р Ян Янг (Ian Yang), първи автор на изследването.

Учените са използвали два специални протокола за създаване на горещите състояния на котката на Шрьодингер.

Преди това тези протоколи са били използвани за създаване на състояния на котката, като се започне от основното състояние на системата.

"Оказа се, че адаптираните протоколи работят и при по-високи температури, като генерират различни квантови смущения", коментира професор Ориол Ромеро-Исарт (Oriol Romero-Isart), съавтор на изследването.

"Това открива нови възможности за създаване и използване на квантови суперпозиции, например в наномеханични осцилатори, за които постигането на основно състояние може да бъде техническо предизвикателство."

"Много от колегите ни бяха изненадани, когато за първи път им съобщихме за нашите резултати, защото обикновено възприемаме температурата като нещо, което разрушава квантовите ефекти", отбелязва Томас Агрениус (Thomas Agrenius), съавтор на изследването.

"Нашите измервания потвърждават, че квантовата интерференция може да се запази дори при висока температура".

Откритията могат да бъдат от полза за развитието на квантовите технологии.

"Нашата работа разкрива, че е възможно да се наблюдават и използват квантови явления дори в по-малко идеални, по-топли среди", посочва д-р Кирхмайер.

"Ако успеем да създадем необходимите взаимодействия в дадена система, температурата в крайна сметка няма значение".

Справка: Ian Yang et al. 2025. Hot Schrödinger cat states. Science Advances 11 (14); doi: 10.1126/sciadv.adr4492

Източник: Scientists Generate ‘Hot Schrödinger Cat States’, Sci.News

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !