Chansen är stor att du har hört talas om Schrödingers kattparadox. Vi pratar om en hypotetisk katt i en låda, som samtidigt är i två tillstånd - levande och döda - tills vi öppnar lådan för att se ut. Detta är den så kallade kvantesuperpositionen. Så fysiker vid Yale University räknade ut hur man lagrar båda staterna av en katt i två lådor på en gång. Forskare delade sitt arbete på sidorna i tidningen Science.
Tekniskt sett finns det ingen katt. Vi pratar om det så kallade "katttillståndet", vars roll spelas av två (eller fler) partiklar som samtidigt finns i två olika tillstånd. I flera decennier var Schrödingers katt bara ett hypotetiskt experiment, men 2005 skapade US National Institute of Standards and Technology faktiskt framgångsrikt ett riktigt”kattstat” i en laboratorieinställning. För att göra detta använde de sex atomer i "spin up state" och "spin down state". För att göra det lättare att förstå, föreställ dig en klocka som går medurs och moturs samtidigt. Sedan dess har deras experiment med "kattstater" genomförts med fotoner.
Fysiker vid Yale University kunde i sin tur nå en ny nivå. De använde inte bara fotoner i en kvantesuperposition av tillstånd, de förvrängde dem också. Det är med andra ord, de uppnådde att när tillståndet för en foton förändras, tillståndet för en annan foton skulle förändras, även om de är separerade från varandra. Det bör noteras att detta är en av de mest komplexa, förvirrande och bisarra aspekterna av kvantmekanik. Albert Einstein kallade en gång all denna "kusliga handling på avstånd."
"Vi fick två små och enkla Schrödingers katter, båda i sina lådor och båda i ett förvirrad tillstånd."
För att skapa lyckan byggde forskarna en liten kammare med två separata aluminiumhålrum. Mikrovågsfotonerna placerade inuti började träffa väggarna i hålrummen, och tack vare detta kunde forskare kombinera dem med en konstgjord atom av superledande safir. Resultatet är två slags levande / döda katter gjorda av mikrovågsbelysning och finns i två olika lådor samtidigt.
”Vi har en stor och smart katt. Det kvarstår inte i en ruta, eftersom kvanttillståndet är uppdelat mellan två håligheter och inte kan beskrivas separat, säger huvudförfattaren till studien, Chen Wang.
"Du kan också överväga alternativet, där två små och enkla Schrödingers katter, var och en i sin egen låda, är i ett förvirrat tillstånd."
Forskning som denna är mycket viktig för kvantberäkningens framtid. Till skillnad från klassiska datorer, som använder bitar, som är nollor och sådana, lagrar kvantdatorer information i så kallade qubits. Qubits kan i sin tur vara i två tillstånd på en gång - noll och ett - precis som Schrödingers katt kan vara samtidigt i stater "levande" och "döda" så länge ingen observerar. Vi kan säga att tillståndet för superposition är väldigt bräckligt. Därför måste kvantinformation skyddas från alla typer av miljöbuller. Trots allt kommer den minsta störningen - till exempel en foton kolliderar med en atom som används för att koda och lagra din information - omedelbart få hela systemet att "avkoda". Med andra ord kommer superpositionen för kvanttillståndet att gå förlorad,vilket kommer att leda till kraschar i hela systemet.
Kampanjvideo:
Att studera stater som en "katt" kan vara i är intressant eftersom det kan vara mycket användbart för att lagra kvantinformation. Och förmågan att skapa katttillstånd i två olika rutor, enligt studiens medförfattare Robert Scholskoff, är "det första steget mot att skapa en logisk operation mellan två kvantbitar och öppna möjligheten för felkorrigering."
NIKOLAY KHIZHNYAK
