Ученые приблизились к разгадке тайн квантового мира

Физики смогли создать рекордно долгую суперпозицию, и этот эксперимент открывает много новых возможностей для дальнейших поисков странных квантовых явлений.

Квантовые суперпозиции обычно не существуют очень долго, но китайским физикам удалось поддерживать это состояние в течение рекордных более 20 минут. Поддержание квантовых состояний стабильными в течение такого длительного времени может помочь ученым создать более надежные квантовые устройства, а также открывает путь к открытию новой физики, с помощью обнаружения новых странных квантовых явлений.

Как передает Day.Az со ссылкой на IFLScince, исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.

Состояния в квантовой суперпозиции могут существовать только чрезвычайно короткий период времени. Но физики смогли создать такое состояние, которое существовало 23 минуты и 20 секунд. Это рекорд для подобных экспериментов, но ученые считают, что могут улучшить этот результат, что позволит проводить белее точные измерения и лучше обрабатывать информации в квантовых компьютерах. Ученые считают, что это также позволит обнаружить ранее неизвестные квантовые явления.

Для эксперимента физики использовали 10 000 атомов иттербия, охлажденные почти до абсолютного нуля, то есть почти до минус 273.15 градуса Цельсия, которые были захвачены с помощью света. Каждый атом можно было контролировать с большой точностью, и он был помещен в суперпозицию двух совершенно разных состояний. Это известно, как состояние "квантового кота".

Согласно знаменитому мысленному эксперименту с котом Шрёдингера, в закрытой коробке находится кот, а рядом с ним находится емкость с ядом, который может вступить в действие в результате случайного квантового процесса. Пока коробка закрыта, нельзя узнать, жив кот или мертв, потому что нельзя точно узнать его состояние. В данном случае кот находится в двух разных состояниях одновременно, что противоречит неквантовой реальности, в которой мы живем.

В квантовом мире состояния квантового кота являются суперпозициями, где разные квантовые состояния могут существовать одновременно. Но какое это состояние, нельзя сказать, пока коробка с котом закрыта. Поэтому кот одновременно жив и мертв.

Квантовые суперпозиции обычно существуют чрезвычайно короткий период времени, ведь они переходят из одного состояния в другое в течение доли секунды. Но эксперимент физиков показал, что квантовая суперпозиция существовала впечатляющие 1 400 секунд. Ученые считают, что с помощью лучшей вакуумной системы можно получить еще более длительное время существования квантовой суперпозиции.

По словам ученых, в подобных экспериментальных установках можно использовать разные химические элементы, а не только иттербий. Это не единственное рекордное событие, которое касается состояния "квантового кота" за последнее время. В 2023 году физики успешно поместили самый тяжелый макроскопический объект в суперпозицию. Это был кристалл весом всего 16 микрограммов.