Прорив у фізиці: квантовий кіт Шредінгера вижив протягом 23 хвилин, хоча це вважалося неможливим

Квантова суперпозиція, коли об'єкт перебуває одночасно в кількох станах, не може існувати дуже довго. І все ж фізикам вдалося створити квантову суперпозицію, яка залишалася стабільною протягом 1400 секунд або 23 хвилин 20 секунд. Це досягнення може допомогти створити більш надійні квантові пристрої для вимірювань або обробки інформації, а також може дати змогу вченим виявити нові незвичні явища у квантовій фізиці. Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише IFLScience.

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

Під час експерименту фізики помістили в спеціальну камеру тисячі атомів ітербію, охолодили їх до майже абсолютного нуля (мінус 273,15 градуса Цельсія) і зафіксували ці атоми за допомогою лазерів. У цих умовах квантові стани атомів можна було контролювати з високою точністю і вчені помістили кожен атом у суперпозицію з двох різних станів. Це називається стан квантового кота.

Воно отримало назву на честь знаменитого уявного експерименту Ервіна Шредінгера. Згідно з експериментом, у зачиненій коробці перебуває кіт (його називають котом Шредінегра), 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, тобто у стані суперпозиції. Але поки коробка зачинена, неможливо визначити, в якому саме стані перебуває кіт, тому він фактично перебуває у всіх станах одночасно. Таким чином кіт Шредінгера одночасно живий і мертвий.

Фізики багато років намагалися створити стан квантового кота, але ця квантова суперпозиція не існувала довше за секунди і навіть мілісекунди. При цьому атоми швидко переходили зі стану суперпозиції в один із чітко визначених станів. Передбачалося, що, можливо, ніколи не вийде створити стабільну квантову суперпозицію, яка б існувала набагато довше. Але в результаті нового експерименту це вдалося. Стан квантового кота тривав протягом 1400 секунд або 23 хвилин 20 секунд, що є проривом у квантовій фізиці.

За словами вчених, такий стан дуже чутливий до всього, що відбувається в навколишньому середовищі, тому його можна використати для виявлення та вивчення нових явищ у квантовій фізиці. Також такий тривалий стан квантового кота можна використати для створення нових більш надійних квантових пристроїв.

Також Фокус писав про те, що кіт Шредінгера вижив за високої температури, хоча це вважалося неможливим. Висока температура повинна була зруйнувати квантовий стан, але виявилося, що цього не відбувається.

Як уже писав Фокус, астрономи вперше виявили міст із зірок завдовжки 1 млн світлових років у скупченні галактик, яке розташоване в локальному Всесвіті.