Новости

Российские физики научились разводить котов Шрёдингера

Учёные из Российского квантового центра реализовали метод создания квантовых состояний суперпозиции с параметрами, которые потенциально могут выходить за пределы микромира, что позволит, в частности, попытаться найти границы между квантовым и классическим миром.
Напомним, что в мысленном эксперименте немецкого физика Эрвина Шрёдингера скрытая от наблюдателя кошка находилась в суперпозиции двух состояний – была одновременно и живой, и мёртвой. Шрёдингер предложил этот эксперимент, чтобы показать, насколько радикально различны макроскопический мир, к которому мы привыкли, и мир микроскопический, управляемый законами квантовой физики, а также насколько парадоксальны результаты попыток применить квантовые концепции к макроскопическим объектам.
Однако развитие квантовых технологий позволяет создавать всё более сложные квантовые состояния, и эксперимент Шрёдингера уже не кажется запредельной фантастикой.

"Одним из фундаментальных вопросов физики является граница между квантовым и классическими мирами. Могут ли квантовые свойства (если обеспечить идеальные условия) наблюдаться у макроскопических предметов? Теория не дает ответа на этот вопрос – может быть, такой границы и нет. Нужен инструмент, который позволит её нащупать", – говорит профессор университета Калгари и глава лаборатории квантовой оптики РКЦ Александр Львовский.

Именно таким инструментом является физический аналог кота Шрёдингера – состояние суперпозиции двух состояний физического объекта с противоположными свойствами. В оптике, к примеру, это суперпозиция двух когерентных световых волн с противоположными амплитудами. До сих пор не удавалось получить такие суперпозиции, в которых каждый из членов содержал в себе больше четырех фотонов. Группа Львовского осуществила процедуру "выращивания" таких состояний, позволяющую получать оптических "кошек" сколь угодно высокой амплитуды.

"Идея эксперимента была предложена в 2003 году группой профессора Тимоти Ральфа из австралийского университета Квинсленда. Суть его состоит в том, чтобы вызвать интерференцию двух "кошек" на светоделительной пластинке. Это приводит к возникновению запутанного состояния в двух выходных каналах светоделителя. В одном из этих каналов ставят специальный детектор. В случае, если этот детектор показывает определенный результат, во втором выходе рождается "кошка" с более чем удвоенной средней энергией", – поясняет соавтор эксперимента Анастасия Пушкина из университета Калгари.

Группа Львовского впервые на практике испробовала этот метод. В эксперименте им удалось нарастить среднее число фотонов с 1,3 до 3,4, получив при этом несколько тысяч "кошек Шредингера".

"Важно, что процедуру можно повторять: новых "кошек" можно, в свою очередь, соединять на светоделителе, получая ещё большую энергию, и так далее. Таким образом, можно шаг за шагом раздвигать границы квантового мира, и в итоге понять, есть ли у него предел", — отмечает первый автор исследования Демид Сычёв.

По его словам, производство таких макроскопических "котов Шредингера" может быть полезно для квантовых технологий связи и для квантовых вычислений.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Photonics.
Ранее, напомним, теоретики объяснили, как гравитация убивает кота Шрёдингера. Впрочем, постепенно на смену этому легендарному мысленному эксперименту приходит новый парадокс: феномен квантовой голубятни. 
Читайте также
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?
Венера — наша историческая родина?
Венера — наша историческая родина?
Благодаря находке фосфина в облаках Венеры, астрофизики обрели веру в возможность обнаружения внеземной жизни.