Учені встановили рекорд із квантовим котом: це відкриває шлях до нової фізики

Квантові суперпозиції зазвичай не існують дуже довго, але китайським фізикам вдалося підтримувати цей стан протягом рекордних понад 20 хвилин. Підтримання квантових станів стабільними протягом такого тривалого часу може допомогти вченим створити більш надійні квантові пристрої, а також відкриває шлях до відкриття нової фізики, за допомогою виявлення нових дивних квантових явищ. Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише IFLScince.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Стани у квантовій суперпозиції можуть існувати лише надзвичайно короткий період. Але фізики змогли створити такий стан, який існував 23 хвилини і 20 секунд. Це рекорд для подібних експериментів, але вчені вважають, що можуть поліпшити цей результат, що дасть змогу проводити точніші вимірювання і краще обробляти інформацію в квантових комп'ютерах. Вчені вважають, що це також дасть змогу виявити раніше невідомі квантові явища.

Для експерименту фізики використовували 10 000 атомів ітербію, охолоджені майже до абсолютного нуля, тобто майже до мінус 273,15 градуса Цельсія, які були захоплені за допомогою світла. Кожен атом можна було контролювати з великою точністю, і він був поміщений у суперпозицію двох абсолютно різних станів. Це відомо, як стан "квантового кота".

Згідно зі знаменитим уявним експериментом із котом Шредінгера, у закритій коробці перебуває кіт, а поруч із ним — місткість із отрутою, що може запрацювати внаслідок випадкового квантового процесу. Поки коробка закрита, не можна дізнатися, живий кіт чи мертвий, тому що не можна точно дізнатися його стан. У цьому випадку кіт перебуває у двох різних станах одночасно, що суперечить не квантовій реальності, у якій ми живемо.

У квантовому світі стани квантового кота є суперпозиціями, де різні квантові стани можуть існувати одночасно. Але який це стан не можна сказати, поки коробка з котом закрита. Тому кіт одночасно живий і мертвий.

Квантові суперпозиції зазвичай існують надзвичайно короткий період часу, адже вони переходять з одного стану в інший протягом частки секунди. Але експеримент фізиків показав, що квантова суперпозиція існувала вражаючі 1400 секунд. Вчені вважають, що за допомогою кращої вакуумної системи можна отримати ще триваліший час існування квантової суперпозиції.

За словами вчених, у подібних експериментальних установках можна використовувати різні хімічні елементи, а не тільки ітербій. Це не єдина рекордна подія, яка стосується стану "квантового кота" за останній час. У 2023 році фізики успішно помістили найважчий макроскопічний об'єкт у суперпозицію. Це був кристал вагою всього 16 мікрограмів.

Як уже писав Фокус, NASA показало, який вигляд мають місця посадки астронавтів на Місяць. Космічне агентство США представило 9 потенційних місць посадки астронавтів на Місяць, з яких одне буде вибрано пізніше.

Також Фокус писав про те, що астрофізики знайшли нерозривний зв'язок між чорними дірами і таємничою темною енергією. Автори дослідження припускають, що енергія, яка прискорює розширення Всесвіту, міститься саме в поглиначах матерії.