| | Сегодня, 06:05 | Новости науки и техники
Ученым удалось «размножить» Кот Шредингера
Кот Шредингера-это мысленный эксперимент, который показывает, парадокс состояния квантовой суперпозиции на примере понятных нам объекты, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Идея этого эксперимента в том, что живую кошку заключают в коробке, внутри которой находится устройство, которое содержит радиоактивный элемент и яд. Если атом радиоактивного элемента распадаются спонтанно, это приведет к тому, что корпус будет выпущен яд и кошка умирает. С точки зрения квантовой физики, Кот в коробке, и в то же время и мертв, и жив, и это состояние будет продолжаться, пока кто-то открывает коробку и не посмотрев внутрь, полностью разрушая так хрупкое состояние квантовой суперпозиции.
Аналогов этого гипотетического эксперимента, предложенного в 1935 австрийский физик-теоретиком Эрвином Шредингером, один из отцов-основателей квантовой механики, в последние годы, широко используются в научных исследованиях, связанных с квантовой физикой. Ученые уже не раз удалось поместить в состояние квантовой суперпозиции атомов вещества, фотоны, отдельные пакеты, свет, состоящие из сотен фотонов.
Однако, группа ученых-физиков из Йельского университета пошли еще дальше. Расширили эксперимент Шредингера, вводя в него «ящик» таким образом, что кошка живет или умирает в две коробки. Этот эксперимент-это совершенный симбиоз между идеей кота Шредингера и другие основные понятия квантовой физики, явление квантовой запутанности. Это явление, которое Эйнштейн назвал «призрачным действия на расстоянии», является то, что если изменить квантовое состояние запутанной объектов, состояние второго объекта мгновенно измениться, несмотря на то, что они разделяют этих объектов на расстоянии. И в этом случае явление запутанности позволяет разделить квантовое состояние кота Шредингера в двух различных точках пространства.
С точки зрения практической реализации столь необычной идеи было создание двух микроволновой резонансной полости и «порт» для контроля квантового состояния. Все это было связано с какой-то искусственной сверхпроводник, атом, и в роли кошки Шредингера, соответствуют фотоны микроволнового излучения, заключенные в резонанс впадинах.
«Этот Кот Шредингера является «большой и умный», она не может оставаться только в коробке, так как его квантовое состояние распределяется по двум резонансным впадинам, и не может существовать отдельно», — говорит Чен Вон (Chen Wang), исследователь, — «На все это можно посмотреть и с другой точки зрения, как в две маленькие кошки Шредингера, которые находятся в разных коробках и запутанных между собой на квантовом уровне, так что не могут существовать дуг без друга».
Результаты исследования, полученные йельскими учеными в ходе экспериментов, можно использовать в области квантовых вычислений. Компьютеры квантовые способны использовать в своих целях, в то же время состояние квантовой суперпозиции и явление квантовой запутанности, могут решать задачи определенного типа, гораздо быстрее, чем даже самые мощные суперкомпьютеры. Но для создания надежно работающих квантовых компьютеров ученым еще предстоит решить ряд проблем, в том числе обнаружения и неразрушающую коррекцию ошибок, которые возникают эффекты декогеренции.
Кроме того, достаточно новый «взгляд» на проблему кота Шредингера, йельские ученые создали несколько вещей, которые находят практическое применение в технологии квантовой. К этому относятся цилиндрической резонансной полости, которые обеспечивают рекордно длительного хранения информации, которое составляет более 1 миллисекунды. Кроме того, ученые создали сверхпроводящую систему измерения, что позволяет с высокой точностью оценить состояние объекта квантовой информации неразрушающим способом.
