Най-голямото наблюдавано състояние на котката на Шрьодингер отмества квантовата странност отвъд микроскопските ѝ граници

Ваня Милева Последна промяна на 02 June 2026 в 03:00 1860 0

котка

Кредит НаукаOFFNews

В квантовата механика частиците могат да съществуват в суперпозиция на неопределеност, като застават в определена позиция, само след като бъдат измерени. Най-известният пример е котката на Шрьодингер – пример, при който състоянието на котка в кутия не може да бъде известно, докато тя не бъде отворена. Сега, в наскоро публикувана в Nature Physics статия, екипът разкрива как е разработил седематомен клъстер, който при преминаване през бариера, по-висока от собствената му кинетична енергия, влиза в състояние на суперпозиция в нов мащаб.

Разширявайки микроскопските граници на квантовата механика, изследователи от Южния университет за наука и технологии в Шенжен, Гуандун, Китай, и Центъра за квантова наука от Гуандун-Хонконг-Макао са създали масивна частица тип "котка на Шрьодингер" при ултрастудени условия, достигайки почти абсолютната нула.

В квантовата механика частиците могат да съществуват в суперпозиция на неопределеност, които застават в определена позиция, само след като бъдат измерени. Най-известният пример е котката на Шрьодингер – пример, при който състоянието на котка в кутия не може да бъде известно, докато тя не бъде отворена.

Сега, в наскоро публикувана в Nature Physics статия, екипът разкрива как е разработил седематомен клъстер, който при преминаване през бариера, по-висока от собствената му кинетична енергия, влиза в състояние на суперпозиция в нов мащаб.

Квантовата суперпозиция

Когато даден обект влезе в квантова суперпозиция, той теоретично заема множество точки от пространството едновременно, като точното му местоположение е несигурно, докато не се извърши измерване. Обикновено това се отнася до изключително малки субатомни системи. И все пак в новото си изследване екипът от Хонконг и Китай е създал квантово тунелиране в по-голяма система, което би могло да бъде голямо предимство за разработването на квантови сензори в по-голям мащаб.

В допълнение към пространствената квантова суперпозиция, екипът определя квантовото тунелиране като друга основна концепция в последната си работа. Способността на частицата да осъществява квантово тунелиране, което се отнася до способността ѝ да преминава през твърда или енергийна бариера, която обикновено е непроницаема въз основа на класическата физика, намалява с увеличаване на масата.

Едно от поредицата "чудеса" на квантовата механика - тунелния ефект или квантовото тунелиране. Илюстрации по идея на wikimedia

Изследователите се питат дали има начин да се заобиколи това, като се позволи на макроскопичните обекти да претърпят квантово тунелиране. Обикновено квантовото тунелиране се случва в субатомен мащаб, може би най-много един атом, но екипът се стреми да премести няколко атома, свързани заедно, през квантов тунел в новата си работа.

Квантова активност в голям мащаб

За своя мащабен квантов тунел, екипът е изградил масова система върху оптична решетка, като е охладил атомите до почти абсолютна нула и ги е уловил в капан с лазерни лъчи. Много квантови технологии, като например квантовите компютри, изискват изключително ниски температури, тъй като охлаждането на атомите до тази степен подобрява техните квантови свойства.

Въпреки че добавената маса усложнява квантовото тунелиране, създаването на суперпозиция в такъв относително голям обект би могло да има интересни последици за фундаменталната физика, особено в слабо разбраната връзка между квантовата механика и гравитацията.

Ключът към успеха на екипа е използването на относително слабата връзка между атомите, което позволява на изследователите да използват обекта, за да постигнат сила на тунелиране, по-близка до тази на единичен атом.

С този нов метод екипът е разработил високо мащабируем процес, който теоретично е способен да постигне същите резултати с около 100 атома. По-нататъшна работа за потвърждаване на резултатите би могла да доведе до генериране и откриване на още по-големи пространствени квантови суперпозиции.

Бъдещи приложения

Работата може да даде възможност на бъдещи изследователи да проучват квантовите ефекти в още по-големи мащаби и да улесни разработването на квантови сензори и измервателни устройства. Освен това, атомната интерферометрия, която измерва движение, гравитация, време и други параметри въз основа на вълновото поведение на атома, би могла да се възползва от техниката, като я изведе отвъд нормалните квантови граници.

Това би могло да бъде особено полезно при изследване на слабата връзка между гравитацията и масата, която е трудно да се открие в много малки мащаби.

В близко бъдеще изследователите са определили специфични елементи от работата си, които ще продължат да развиват. Успехът им с експеримента също така позволява на екипа да наблюдава специфични квантови явления, като дълготрайни, силно взаимодействащи състояния и взаимодействия между много тела, които те се надяват да изследват по-нататък.

В бъдеще те също така се стремят в работата си да надхвърлят настоящата теоретична граница от 100 атома до няколкостотин атома.

Справка: Zhang, H., Wang, YK., Zheng, Y. et al. Scalable generation of massive Schrödinger cat states via quantum tunnelling. Nat. Phys. (2026). https://doi.org/10.1038/s41567-026-03281-9

Източник: One of the Largest Schrödinger’s Cat States Ever Observed Pushes Quantum Weirdness Beyond Its Tiny Limits, Ryan Whalen, The Debrief

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

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

    Няма коментари към тази новина !