Представьте себе кота, запертого в коробке. Внутри – смертельный механизм, управляемый квантовым процессом. Пока мы не откроем коробку, кот одновременно и жив, и мертв – существует в суперпозиции состояний. Это знаменитый мысленный эксперимент Шредингера, иллюстрирующий загадки квантового мира. Но что, если этот “кот” – не пушистый зверек, а 10 000 атомов, а коробка – магнитная ловушка? И что, если эта суперпозиция, столь хрупкая и недолговечная в природе, удерживается невероятные 23 минуты и 20 секунд?
Именно такой прорыв совершили ученые из Китайского научно-технического университета, установив новый мировой рекорд в области квантовой физики. Их исследование, пока ожидающее рецензирования, открывает потрясающие перспективы для высокоточных измерений, создания квантовых компьютеров и даже проверки фундаментальных физических теорий.
В своей работе ученые охладили 10 000 атомов иттербия до температуры, близкой к абсолютному нулю, и удерживали их с помощью лазера. Каждый атом был прецизионно контролируем и находился в суперпозиции двух спиновых состояний – это и есть тот самый “квантовый кот”.
Обычно квантовые суперпозиции крайне неустойчивы. В естественных условиях они “коллапсируют” в одно из возможных состояний за доли секунды. Однако в китайском эксперименте квантовый кот умудрился продержаться в подвешенном состоянии целых 1400 секунд – почти 24 минуты! Исследователи уверены, что усовершенствовав вакуумную систему, можно увеличить это время еще больше.
“Это значительное достижение, – комментирует Барри Сандерс из Университета Калгари, не принимавший участия в исследовании. – Они создали устойчивое состояние квантового кота в атомной системе. Представьте себе зондирующий луч, который “толкает”, “подталкивает” и “щупает” эту систему. Наблюдая за реакцией, мы узнаем о взаимодействиях внутри неё.”
Но почему этот “квантовый кот” так важен? Дело в том, что устойчивые квантовые суперпозиции – ключ к созданию сверхчувствительных измерительных приборов. В частности, эксперимент показал, что иттербий в таком состоянии экстремально чувствителен к магнитным полям. Это открывает широкие перспективы для различных приложений, от фундаментальных исследований до создания новых технологий.
Интересно, что иттербий – не единственный элемент, способный на такое “квантовое волшебство”. Ученые предполагают, что подобные эксперименты можно проводить и с другими атомами. Это расширяет горизонты для дальнейших исследований и поиска оптимальных материалов для квантовых технологий.
Но рекорды на этом не заканчиваются. В прошлом году ученым удалось поместить в суперпозицию макроскопический объект – кристалл весом всего 16 микрограммов. Хотя он может показаться крошечным, для квантового мира это настоящий гигант. Подобные эксперименты доказывают, что границы возможного в квантовой физике постоянно расширяются.
Таким образом, китайский эксперимент с “квантовым котом” – не просто рекорд, а важный шаг вперед на пути к пониманию загадочного квантового мира. Он открывает новые возможности для развития технологий, которые еще недавно казались фантастикой. В любом случае, будущее квантовых технологий обещает быть захватывающим.
Препринт, описывающий эксперимент и его результаты, доступен на ArXiv.
Читайте также: Квантовый переворот: как реальность перестала быть реальной
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.