Новини » Суспільство 28 січня, 2019, 12:14
Фізики відтворили відомий уявний експеримент Шредінгера – кіт живий
Кіт Шредінгера. Фото: wikipedia.org/Dhatfield
Кіт Шредінгера. Фото: wikipedia.org/Dhatfield

Вчені з Німеччини використали світло та атом для отримання стану «кота Шредінгера» і багаторазово домоглися стану суперпозиції.

Один з найвідоміших у світі уявних експериментів постав у новому світлі. Так, у 1935 році Ервін Шредінгер сформулював уявний експеримент, який ілюструє парадоксальну природу квантової фізики. Сьогодні група дослідників під керівництвом Герхарда Ремпе, директора кафедри квантової динаміки Інституту квантової оптики суспільства Макса Планка, змогла реалізувати оптичну версію уявного експерименту Шредінгера у лабораторних умовах. Так, у ролі кота виступили імпульси лазерного світла. Висновки, отримані в результаті проекту, відкривають нові перспективи для розширеного контролю оптичних станів, який в майбутньому може бути використаний в квантових комунікаціях. Дослідження описано в статті журналу Nature Photonics, пише naked-science.

«Згідно з ідеєю Шредінгера, така мікроскопічна частка, як окремий атом, здатна існувати в двох різних станах одночасно. Це називається суперпозицією. Більш того, коли така частка взаємодіє з макроскопічними об’єктом, вони можуть «заплутатися», і макроскопічний об’єкт може прийти у стан суперпозиції. Шредінгер запропонував у приклад кота, здатного бути одночасно живим і мертвим, в залежності від того, розпався радіоактивний атом чи ні – ця ідея знаходиться в прямому протиріччі з щоденним досвідом», – пояснює професор Ремпе.

Для реалізації цього уявного експерименту у лабораторії, фізики звернулися до різних модельованих систем. Ц цьому випадку була здійснена схема, запропонована теоретиками Вангом і Дуань у 2005 році. У ній «роль» кота грає суперпозиція двох станів оптичного імпульсу. Експериментальні техніки, необхідні для проведення такого експерименту, були розроблені групою Ремпе.

Дослідники, залучені у проект, спочатку скептично поставилися до можливості генерування та надійної реєстрації таких механічно заплутаних квантових станів за допомогою доступних технологій. Основна складність полягала у необхідності мінімізації оптичних втрат у рамках експерименту. Як тільки це було досягнуто, фахівці провели всі необхідні виміри для підтвердження передбачення Шредінгера. Експеримент дозволив вченим вивчити сферу застосувань квантової механіки і розробити нові техніки для квантової комунікації.

Лабораторія в Інституті суспільства Макса Планка у Гархінгу оснащена необхідним обладнанням для проведення найскладніших експериментів в квантовій оптиці. Вакуумна камера і високоточні лазери використовуються для ізолювання окремого атома і маніпулювання його станом. У центрі установки – оптичний резонатор, який складається з двох дзеркал, розділених п’ятиміліметровою щілиною, в якій можна утримувати атом. У резонатор направляється лазерний імпульс, де він відбивається і потім взаємодіє з атомом. В результаті відбите світло заплутується з атомом. Виконавши відповідний вимір на атомі, оптичний імпульс може виявитися в стані суперпозиції, прямо як кіт Шредінгера.

Особлива властивість експерименту – та, що заплутані стани можна генерувати детерміновано. Іншими словами, «стан кота» виходить у ході кожного повтору експерименту.

«Ми успішно згенерували стан летючого «оптичного кота» і продемонстрували, що вони поводяться відповідно до пророкувань квантової механіки. Ці дані підтверджують, що наш спосіб створення станів кота працює, також вони дозволили вивчити важливі параметри», – підсумовує кандидат наук Стефан Вельт.

* Якщо Ви знайшли помилку в тексті новини, виділіть її та натисніть Ctrl+Enter.
реклама
більше новин
Top
2019-06-25 12:30 :18