Физики создали оптического кота Шредингера

Фото из открытых источников

Эрвин Шредингер в 1935 году предложил миру "мысленный эксперимент", который должен описывать парадокс в природе квантовой физики. Научные сотрудники из Института Макса Планка предложили свою  оптическую версию исследования, в которой роль «живого и мертвого» животного выполняют импульсы лазера.

«Если опираться на предложенные мысли Шредингера, микроскопические частицы, к примеру, отдельные атомы, могут прибывать одновременных в двух разных состояниях. В науке мы называем это суперпозицией. Кроме этого, когда эти частицы взаимодействуют с макроскопическими элементами, они могут становиться „спутанными“, а вот макроскопические элементы могут переходить в другое состояние, в состояние суперпозиции», — рассказывает Ремпе, руководитель новой научной работы. 

Шредингер предложил немного пофантазировать и представить кота, который сидит в коробке. Распадающийся радиоактивный атом должен управлять электроцепью, а удар тока убил бы кота. Но мы не можем понять, в какой именно момент это происходит, так как находимся снаружи коробки, а не внутри. Получается, что пока человек не откроет коробку, для него кот одновременно как жив, так и мертв. Конечно, подобная суперпозиция «противоречит нашему опыту», добавляет Ремпе.

Ученый вместе со своей командой решили провести эксперимент Шредингера, но не используя бедное животное: исследование проходило на другом техническом уровне. Для этого была создана специальная лаборатория с вакуумной камерой, также в ней находились высокоточные лазеры для того, чтобы ученые смогли управлять отдельным атомом. Оптический резонатор, сделанный из двух зеркал, находился на расстоянии в 0,5 миллиметров, и этот атом мог уловить. Лазерный импульс специалисты направили в резонатор, в итоге, при взаимодействии с атомом, для ученых он отражался.

В конце эксперимента между отраженным светом и атомом произошла ожидаемая запутанность. Если измерять атом, оптический импульс может прибывать в состоянии суперпозиции, словно кот.

Это исследование дало возможность ученым в области физики более детально изучить границы использования квантовой механики и создать современные способы квантовой коммуникации.