Fysikere regnede ud, hvordan man redder Schrödinger-katten

I 1935 den østrigske fysiker Edwin Schrödingerforeslog et tankeeksperiment for at demonstrere kvantemekanikens absurditet. Schrödingers kat blev deltager i tankeeksperimentet, som sammen med et radioaktivt stof og en speciel mekanisme, der åbner en kolbe med gift, anbringes i en lukket kasse. I tilfælde af forfald af et radioaktivt atom - og dette kan ske når som helst, men når det ikke vides nøjagtigt - åbner mekanismen en beholder med gift, og katten dør. Men for at finde ud af, om et radioaktivt atom er henfaldet eller ej, kan du kun kigge ind i boksen. Op til dette punkt er katten i henhold til kvantefysikens principper både levende og død. Denne tilstand er kendt som "kvantesuperposition" - samlingen af ​​alle tilstande, som en kat kan være i på samme tid. Men er det muligt på en eller anden måde at redde det uheldige dyr? Fysikere mener det.

Det eneste forskere ved med sikkerhed i dag er, at katte elsker kasser meget.

Kat i en kasse

Det menes, at Schrödingers kat kanvære i to stater på samme tid, men forskere fra Yale University mener, at katten ikke kun kan være død eller i live, men at den kan reddes fra døden. Det handler om det opdagede advarselsskilt for kvanteovergange, der engang blev anset for øjeblikkelige og uforudsigelige. Som et resultat kan Schrödingers kats skæbne ikke kun forudsiges på forhånd, men endda vendes! På trods af at den berømte Schrödingers kat er et tankeeksperiment, indeholder den et nøglepuslespil inden for kvanteteori.

Kvantefysik er meget, meget mærkelig og hvisdet ser ud til, at du ikke forstår det, skal du ikke bekymre dig, selv fysikere føler det sådan. Læs om, hvorfor kvantefysik er så magen til magi herinde.

Grundlæggende antagelse af kvantemekaniker, at atommers egenskaber i den mindste skala kvantiseres, hvilket betyder, at partikler får diskrete snarere end kontinuerlige tilstande. For eksempel kan en elektron være i en lav energitilstand, men hvis du tilføjer lidt mere energi, overgår den ikke langsomt til en ny højenergitilstand. Snarere vil den uforudsigeligt flytte til en ny stat. Desuden, hvis du ikke observerer det, kan atomet tage mellemliggende tilstande - det vil være i begge stater på samme tid, og så straks du bemærker det, vil det straks gå ind i en eller anden tilstand.

Imidlertid et eksperiment udført sidste årsynes at komplicere nogle af de grundlæggende ideer inden for kvanteteori. Ifølge en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature var fysikere i stand til at forudsige en slags atomadfærd kaldet et kvantespring, og endda vende springet. Eksperimentet viste sig at være muligt på et kunstigt atom under laboratorieforhold.

Mens katten er i kassen, er den både levende og død.

Det skal bemærkes, at sådanne undersøgelserrejse mere alvorlige spørgsmål om naturens fysik og kan have vigtige konsekvenser for at forbedre kvantecomputere, der er afhængige af kvantemekanikens regler for at fungere. For mere information om, hvad en kvantecomputer er, og hvordan den fungerer, kan du læse vores materiale.

Hvordan forudsiger man et kvantespring?

Kunstige atomer kaldes qubits. De bruges som basisenhederinformation i en kvantecomputer. Hver gang en qubit måles, udfører den et kvantespring, men disse spring er uforudsigelige, og alle forsøg på at opbygge kvanteberegning er ekstremt problematiske. I et forsøg på at redde Schrödingers kat udviklede et team ved Yale University et eksperiment for indirekte at observere en superledende qubit.

Til eksperimentet forberedte forskere sigen særlig installation, inklusive tre mikrobølgegeneratorer til bestråling af en qubit, som var anbragt i en forseglet tredimensionel aluminiumskasse. Under undersøgelsen brugte fysikere to specielt indstillede mikrobølgesignaler. En stråle mikrobølgelampe tilvejebragte energi til kvantespringet, mens den anden tillod forskere at overvåge situationen. Det var muligt at opdage kvantespring, når "atomet" var ophidset eller mistede energi. Ifølge The Guardian mener forskerne, at "kvantespring" ikke er så meget skarpe spring mellem atomenes energiniveauer, men gradvise overgange, mere som at glide.

Læs endnu mere fascinerende artikler om vores fantastiske univers på vores kanal i Yandex.Zen. Der er regelmæssigt offentliggjorte artikler, der ikke er på siden!

”Atommets kvantespring er noget analoge med vulkanudbrud. De er helt uforudsigelige i det lange løb, skriver studieforfatterne.

Bemærk, at i almindelige atomer "stater"er repræsenteret ved arrangementet af en elektron omkring kernen i et atom, men i dette kunstige atom er staten repræsenteret af en kvanteegenskab, hvis værdi ændres, når elektronerne passerer gennem kabinettet lavet af aluminium. Teknisk set er dette kvantesystem en kvantecomputer med to qubit, der følger de samme principper som andre kvantesystemer, herunder elektroner omkring atomer.

Du vil være interesseret: Kvantefysik vil forklare din mærkelige opførsel

På trods af de fantastiske resultater havde forskerne dog kun et øjeblik, før overgangen mellem stater fandt sted. Det betyder at forskere kan ikke forudsige den nøjagtige dag og tid for overgangen til atomets tilstand. Men dette fremsynsniveau kan være nyttigttil kvantecomputere. Teknologien baseret på dette eksperiment kunne sætte forskere i kvantecomputering i stand til at identificere fejl, når de opstår.

Det er vigtigt at forstå, at der stadig er meget arbejde, der skal udføres.inden denne forskning integreres i eksisterende kvantecomputere. Andre eksperter på området hilste undersøgelsen velkommen, og professor Vlatko Vedral fra Oxford University beskrev det som "et meget smukt eksperiment." Tror du det er muligt at redde Schrödingers kat? Vi venter på svaret her!