On todennäköistä, että olet kuullut Schrödingerin kissan paradoksista. Puhumme hypoteettisesta kissasta laatikon sisällä, joka on samanaikaisesti kahdessa tilassa - elossa ja kuolleena - kunnes avaamme laatikon katsomaan. Tämä on ns. Kvantti superpositio. Joten Jelen yliopiston fyysikot keksivat, kuinka kissan molemmat tilat voidaan säilyttää kahdessa laatikossa kerrallaan. Tutkijat jakoivat työnsä Science-lehden sivuilla.
Teknisesti ottaen kissaa ei ole. Puhumme ns "kissan tilasta", jonka roolia pelataan kahdella (tai useammalla) hiukkasella, jotka ovat samanaikaisesti kahdessa eri tilassa. Vuosikymmenien ajan Schrödingerin kissa oli vain hypoteettinen koe, mutta vuonna 2005 Yhdysvaltain kansallinen standardi- ja teknologiainstituutti loi onnistuneesti todellisen”kissavaltion” laboratorioympäristössä. Tätä varten he käyttivät kuutta atomia "spin-up" -tilassa ja "spin down -tilassa". Jotta ymmärrystä olisi helpompaa, kuvittele kello menevän myötäpäivään ja vastapäivään samaan aikaan. Sittemmin heidän kokeilunsa "kissatilojen" kanssa on tehty fotoneilla.
Yale-yliopiston fyysikot puolestaan pystyivät saavuttamaan uuden tason. He eivät vain käyttäneet fotoneja tilojen kvanttisessa superpositiossa, vaan myös takertuivat niihin. Toisin sanoen he saavuttivat, että kun yhden fotonin tila muuttuu, toisen fotonin tila muuttuu, vaikka ne olisivatkin erillään toisistaan. On huomattava, että tämä on yksi monimutkaisimmista, hämmentävimmistä ja outoista kvantimekaniikan näkökohdista. Albert Einstein kutsui kerran tätä kaikkea "kauhistuttavaa toimintaa".
"Meillä on kaksi pientä ja yksinkertaista Schrödinger-kissoa, molemmat laatikoissaan ja molemmissa takertuneena."
Onnen luomiseksi tutkijat rakensivat pienen kammion, jossa oli kaksi erillistä alumiiniaoloa. Sisäpuolelle asetetut mikroaaltofotonit alkoivat osua onteloiden seiniin, ja tämän ansiosta tutkijat pystyivät yhdistämään ne suprajohtavan safiirin keinotekoiseen atomiin. Tuloksena on kahdenlaisia eläviä / kuolleita kissoja, jotka on valmistettu mikroaaltovalosta ja jotka ovat kahdessa eri laatikossa samanaikaisesti.
”Meillä on iso ja fiksu kissa. Se ei pysy yhdessä ruudussa, koska kvantitila on jaettu kahden onkalon välillä eikä sitä voida kuvata erikseen”, kertoo tutkimuksen pääkirjailija Chen Wang.
"Voitaisiin harkita myös vaihtoehtoa, jossa kaksi pientä ja yksinkertaista Schrödinger-kissoa, jokainen omassa laatikossaan, sekoitetaan."
Tämän tyyppinen tutkimus on erittäin tärkeä kvanttilaskennan tulevaisuuden kannalta. Toisin kuin klassiset tietokoneet, jotka käyttävät bittejä, jotka ovat nollia ja nuoria, kvantitietokoneet tallentavat tietoja ns. Kviteinä. Qubits puolestaan voi olla kahdessa tilassa - nolla ja yksi - aivan kuten Schrödingerin kissa voi olla samanaikaisesti tiloissa "elossa" ja "kuolleissa" niin kauan kuin kukaan ei havaitse. Voimme sanoa, että superpositiotila on erittäin herkkä. Siksi kvantitiedot on suojattava kaikenlaiselta ympäristömelulta. Loppujen lopuksi pienin häiriö - esimerkiksi yksi fotoni törmää yhteen atomin kanssa, jota käytetään tietojen koodaamiseen ja tallentamiseen - aiheuttaa välittömästi koko järjestelmän "purkautumisen". Toisin sanoen kvantitilan superpositio menetetään,mikä johtaa koko järjestelmän kaatumiseen.
Mainosvideo:
Niiden tilojen tutkiminen, joissa "kissa" voi olla, on mielenkiintoista, koska se voi olla erittäin hyödyllinen kvantitietojen tallentamiseen. Ja kyky luoda kissatiloja kahteen erilaatikkoon, tutkimuksen avustajan Robert Scholskoffin mukaan on "ensimmäinen askel kohti loogisen toiminnan luomista kahden kvanttibitin välillä ja avaa mahdollisuus virheiden korjaamiseen".
NIKOLAY KHIZHNYAK