Najteži sustav u superpoziciji do sada: Što to znači za kvantnu mehaniku?
U fascinantnom otkriću, istraživači su stvorili najteži sustav koji je ikada stavljen u stanje superpozicije. Ova kristalna struktura teži samo 16 mikrograma, što je otprilike jedna petina težine ljudske trepavice. Ovaj mali kristal postavljen je u kvantno stanje inspirirano poznatim misaonim eksperimentom: Schrödingerovom mačkom.
Što je Schrödingerova mačka?
U Schrödingerovom eksperimentu, zamišljena mačka se nalazi u kutiji s bocom otrova koja se aktivira raspadom radioaktivnog elementa, fenomenom koji određuju zakoni kvantne mehanike. Dok se kutija ne otvori, mačka je istovremeno i živa i mrtva. U kvantnoj mehanici, moguće je da se kvantno stanje nalazi u dva različita stanja istovremeno, a samo mjerenje može obaviti konačnu odluku o tome koje će se stanje manifestirati.
Kombinacija kristala i kvantnog kola
U ovom eksperimentu, istraživački tim spojio je oscilirajući kristal sa supervodljivim krugom. Ovaj krug predstavlja qubit, ili kvantni bit, koji može biti u stanju 0 ili 1, kao i u superpoziciji oba stanja. Veza između kristala i kruga ostvarena je piezoelektričnim materijalom: kada kristal oscilira, stvara se električno polje. Na taj način, superpozicija kruga s njegovim električnim poljem može se povezati s kristalom, postavljajući njegove oscilacije u superpoziciju.
Fascinantni rezultati istraživanja
Prema riječima glavnog autora, profesora Yiwen Chua s ETH u Zurichu, “stavivši dva stanja oscilacije kristala u superpoziciju, učinkovito smo stvorili Schrödingerovu mačku tešku 16 mikrograma”. Razdvajanje između tih dvaju stanja bilo je izuzetno sitno, samo milijarditi od milijarditog metra, što je manje od veličine atoma. Ipak, ovaj razmak je moguće izmjeriti, a stanja su bila prepoznatljiva.
Prema novim granicama kvantne mehanike
Iako se može činiti da veličina zrna pijeska nije teška, u svijetu kvantne mehanike to predstavlja značajnu težinu. Istraživači nastoje razumjeti zašto kvantni učinci nestaju nakon određene točke. U svakodnevnom svijetu, kvantni fenomeni nisu očiti. Tim se nada ići još dalje, istražujući granice kvantne mehanike. “Ovo je zanimljivo jer će nam pomoći da bolje shvatimo razloge nestanka kvantnih efekata u makroskopskom svijetu stvarnih mačaka”, dodao je Chu.
Potencijalne primjene u kvantnim računalima
Ova teška superpozicija mogla bi imati značajne primjene u kvantnim računalima, gdje se qubitovi obično stvaraju pomoću pojedinačnih atoma. Također, ovako osjetljivi kristali mogli bi se koristiti za otkrivanje kozmičkih događaja poput gravitacijskih valova.
Zaključak
Zaključak je da je ovo istraživanje otvorilo vrata novim mogućnostima u svijetu kvantne mehanike. Razumijevanjem i istraživanjem superpozicije težih sustava, znanstvenici se nadaju da će doprinijeti razvoju tehnologija koje će oblikovati naš budući svijet.
