Прорыв в квантовой физике: кот Шредингера выжил при высокой температуре
Раньше считалось, что это невозможно.
Сейчас физики считают, что высокая температура разрушает квантовые эффекты. Но впервые ученые показали, что квантовые состояния могут существовать даже при высоких температурах. Кот Шредингера продолжает удивлять физиков даже спустя 90 лет.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances, пишет Interesting Engineering.
Физики создали и измерили горячее состояние кота Шредингера при температуре 1,8 Кельвина (минус 271,3 градуса Цельсия), что очень близко к абсолютному нулю (минус 273,15 градусов Цельсия). Это может показаться очень низкой температурой, но ученые говорят, что это намного выше, чем температуры в милликельвинах, при которых обычно наблюдается квантовая суперпозиция. В то же время считается, что высокая температура разрушает квантовые эффекты, но оказывается, что это не так.
Кот Шредингера — это мысленный эксперимент в квантовой физике, предложенный Эрвином Шредингером в 1935 году. Он описывает кота, которого поместили в герметичную коробку с устройством, которое может этого кота убить.
Шредингер предположил, что до тех пор, пока коробка остается закрытой и никто не провел наблюдение за состоянием кота внутри, то он считается одновременно и живым, и мертвым. Этот мысленный эксперимент является иллюстрацией квантового состояния, в котором частицы могут существовать в нескольких состояниях одновременно до тех пор, пока не проведены наблюдения за ними. Это состояние называется квантовая суперпозиция.
До сих пор физики считали, что кота Шредингера можно создать, только сначала понизив энергию объекта до ее самого низкого уровня, то есть основного состояния, с помощью снижения температуры. Для этого нужны очень низкие температуры на уровне милликельвина для минимизации влияния теплового шума. Из-за этого многие квантовые технологии нельзя использовать за пределами лабораторий. Но теперь физики нашли способ решить эту проблему.
Ученые использовали два специальных протокола для получения горячего кота Шредингера. Физики поместили трансмоновый кубит в сверхпроводящий микроволновый резонатор, специальный контейнер из сверхпроводящего материала, предназначенный для улавливания и хранения микроволновой энергии с минимальными потерями.
Ученые использовали модифицированные версии двух протоколов. Один включает смещение квантового состояния в одном направлении, а затем применение квантового эха для уточнения смещения, что помогает создать желаемое квантовое состояние. Другой протокол включает непрерывное взаимодействие, которое помещает объекты в квантовую запутанность, что позволяет контролируемым образом управлять квантовыми состояниями.
Эксперимент позволил физикам создать и измерить кота Шредингера при температуре 1,8 Кельвина, в то время как температура окружающей среды микроволнового резонатора оставалась на уровне 0,03 Кельвина.
По словам физиков, эксперимент показал, что можно наблюдать и использовать квантовые эффекты даже в менее идеальных, более теплых условиях. Если можно создать необходимые взаимодействия в системе, то температура в конечном итоге не имеет значения.
PATREON Поддержите сайт «Хартия-97» Подписывайтесь на канал
Написать комментарий 8
Вы можете поддержать сайт Charter97.org следующим образом:
РАСЧЕТНЫЙ МУЛЬТИВАЛЮТНЫЙ СЧЕТ ДЛЯ ПОЖЕРТВОВАНИЙ:
Название банка: Bank Millennium S.A.
Адрес: ul. Stanislawa Zaryna, 2A, 02-593, Warszawa
IBAN: PL97116022020000000216711123
SWIFT: BIGBPLPW
Название владельца счета: Fundacja “KARTA ‘97”
Назначение платежа: Darowizna na cele statutowe
Связаться с нами можно по адресу charter97@gmail.com