Kulisy działań w tej sprawie poznajemy dzięki publikacji dostępnej w Physical Review X. A pamiętacie w ogóle czym był wspomniany eksperyment? Schrödinger wyjaśniał, że kot zamknięty w pudełku jest jednocześnie żywy i martwy aż do momentu dokonania obserwacji. Paradoks miał pokazać, jak dziwne konsekwencje wynikają z zasad mechaniki kwantowej, w której cząstki mogą znajdować się jednocześnie w wielu stanach.
Czytaj też: Wszechświat pełen zagadek. Przełomowa ankieta ujawnia podziały wśród fizyków w fundamentalnych kwestiach
Od dziesięcioleci naukowcy próbują tworzyć rzeczywiste odpowiedniki takich superpozycji. Nie chodzi oczywiście o prawdziwe zwierzęta, lecz o stany kwantowe, w których obiekty istnieją jednocześnie w kilku możliwych konfiguracjach. Takie zjawiska stanowią fundament technologii kwantowych, ponieważ pozwalają przetwarzać informacje w sposób niedostępny dla klasycznych komputerów.
W praktyce oznaczałoby to ogromną szansę z zakresu budowy wydajniejszych komputerów kwantowych, jeszcze wydajniejszych czujników oraz nowych opracowania metod badania fundamentalnych praw rządzących rzeczywistością. Niestety, dotychczas większość eksperymentów opierała się na stosunkowo prostych wersjach stanów. Oksfordzki zespół postanowił pójść znacznie dalej. Badacze opracowali metodę tworzenia superpozycji z elementów, które same w sobie są już bardzo egzotycznymi stanami kwantowymi. Innymi słowy, zamiast budować kwantowego kota z prostych składników, stworzyli kota złożonego z innych, jeszcze bardziej niezwykłych kotów.
Na pierwszy plan wysuwają się tutaj stany ściśnięte. W mechanice kwantowej istnieje fundamentalna granica dokładności pomiarów, wynikająca z zasady nieoznaczoności Heisenberga. Naukowcy potrafią jednak przesuwać tę niepewność pomiędzy różnymi właściwościami układu. Właśnie takie manipulacje pomogły podczas tworzenia nowych superpozycji. Każdy składnik nowego stanu kwantowego posiadał inną strukturę rozkładu niepewności, co pozwoliło uzyskać niespotykaną dotąd elastyczność w projektowaniu złożonych stanów kwantowych.
Eksperyment odbył się z wykorzystaniem pojedynczego uwięzionego jonu, którego stan był kontrolowany z niezwykłą precyzją za pomocą impulsów laserowych. Dzięki temu badacze mogli niemal dowolnie “rzeźbić” skomplikowane superpozycje kwantowe i obserwować ich zachowanie. Tak wysoki poziom kontroli jest jednym z największych osiągnięć całego projektu.
Czytaj też: Cyfrowy supermózg poznał już prawa fizyki. Uczy się szybciej niż jakikolwiek naukowiec
Przypomina mi się historia z początku tego roku, kiedy to zespołowi z Uniwersytetu Wiedeńskiego udało się umieścić w stanie przypominającym kota Schrödingera cząstkę składającą się z około siedmiu tysięcy atomów sodu. Był to największy tego typu obiekt w historii badań nad mechaniką kwantową. Jak widać, granice w fizyce kwantowej da się przesuwać na naprawdę imponującą skalę.
Źródło: Physical Review X
