Primjena Schrödingerove mačke u stvarnom svijetu: Antimonna atoma u kvantnom računanju
Jedan od najpoznatijih misaonih eksperimenata u fizici, Schrödingerova mačka, pronašao je svoju primjenu u stvarnom svijetu putem jedinstvenog antimonnog atoma ugrađenog u silicijsku čip. Iako zvuči nevjerojatno, ovaj atom pokazuje kompleksniji kvantni život nego što to uspijeva bilo koja teoretska mačka. Ostaje neizmjereno pitanje može li se tim svojstvima suprotstaviti beskrajnim varijacijama stvarnih mačaka.
Poreklo Schrödingerove mačke
Fizik Erwin Schrödinger osmislio je svoj poznati misaoni eksperiment kako bi prikazao svoju zabrinutost oko kvantne mehanike, koju je smatrao apsurdnom, premda je značajno doprinio njenom razvoju. Njegova je teza bila da bi, ako je kvantna mehanika ispravna, bilo moguće stvoriti situaciju u kojoj je mačka istovremeno živa i mrtva dok ne otvorimo kutiju u kojoj se nalazi. Iako se još uvijek raspravlja može li to vrijediti i za stvarne mačke, u subatomskoj skali, pojava superpozicije – u kojoj objekt može postojati u dva stanja istovremeno – prihvaćena je kao činjenica.
Potencijal kvantnih računala
Jedan od ključnih potencijala kvantnih računala leži u iskorištavanju superpozicije, omogućujući superpoziciju jedinice i nule da zamijeni tradicionalni bit, koji može biti samo 0 ili 1. Iako su ogromni resursi investirani u razvoj kvantnih računala, napredak je često usporen zbog brojnih prepreka. Jedan od glavnih izazova je učestalost grešaka koje kvantna računala proizvode zbog nepredvidivih procesa koji mijenjaju stanje komponente poznate kao kvbit.
Inovacija s atomima antimonija
Zbog toga je tim stručnjaka predvođen profesorom Andreom Morellom sa Sveučilišta Novi Južni Wales odlučio istražiti atome antimonija, koji omogućuju stvaranje sustava viših dimenzija. “Antimon je težak atom koji posjeduje veliki nuklearni spin, što znači veliku magnetsku dipol. Spin antimonija može uzeti osam različitih smjerova, umjesto samo dva,” izjavio je vodeći autor Xi Yu. “Iako se ovo može činiti malo, zapravo potpuno mijenja ponašanje sustava.”
- Superpozicija osam različitih stanja: Ovo stanje nije samo obična superpozicija ‘gore’ i ‘dolje’. Postoji mnogo kvantnih stanja koja razdvajaju obadvije grane superpozicije.
- Robustnost sustava: Iako bi se moglo činiti kao kaos, tim vjeruje da će sustav biti jači i pouzdaniji.
- Prepoznavanje grešaka: Ovaj pristup omogućit će identifikaciju grešaka koje se javljaju i sprječavanje novih.
Mačja metafora i budućnost kvantnog računanja
Morello koristi izvanrednu metaforu: “Kao da vidimo našu mačku kako se vraća kući s velikim ogrebotinom na licu. Nije mrtva, ali znamo da je imala sukob; možemo istražiti tko je prouzročio taj sukob prije nego što se to ponovi.” Kvantna računala koja prepoznaju greške intrigiraju fizičare jednako kao i hrana koja visi izvan dohvata gladne mačke.
Dok su do sada većina pristupa bila fokusirana na uplitanja nekoliko čestica, autori smatraju da viša dimenzionalnost koju nudi antimon nudi bolje rješenje. Iako je još uvijek u fazi istraživanja, oni imaju ambiciju stvoriti sustave koji se lako mogu proširiti uz pomoć tehnologije koju već koristimo za izradu današnjih računalnih čipova.
Završna misao
Iako su tvrdnje o neposrednoj dostupnosti kvantnih računala prisutne već 25 godina, njihova pojavljivanja ostaju izuzetno rijetka, poput Lewis Carrollove Cheshire mačke, koja se često povezuje s kvantnim ponašanjem. Istraživanje je objavljeno u Nature Physics, naglašavajući značajnu ulogu antimonija u budućnosti kvantnog računarstva.
