Yale-yliopiston ja Aucklandin yliopiston tutkijat pystyivät rekisteröimään ja estämään elektronien kvanttihyppyjä kolmitasoisessa järjestelmässä. Kokeen tulokset julkaistiin Nature-lehdessä.
”Elektronin kvanttihyppy on samanlainen kuin tulivuorenpurkaus. Olemme kuitenkin oppineet seuraamaan ja estämään katastrofin”, sanoi artikkelin pääkirjailija, Yalen yliopiston työntekijä Zlatko Minev.
Vuonna 1913 syntyneen Bohr-mallin atomista kerrotaan, että elektronit sijaitsevat atomin ytimen ympärillä tietyissä liikkumattomissa olosuhteissa - kiertoradalla. Tietty elektroni voi siirtyä tilasta toiseen, mutta kvanttimuutos tapahtuu heti ja järjestelmän energian muuttuessa. Joten, kun hyppäät korkeampaan energeettisesti korkeammalle kiertoradalle, energia imeytyy, ja alempaan, se vapautuu. Pitkäksi aikaa, tutkijat olivat vakuuttuneita siitä, että kvanttihypyt poikkeavat asteittaisista klassisista siirtymistä, jos kahden valtion välillä ei ole etenemissuuntausta.
Tämän ilmiön ymmärtämiseksi paremmin otettiin käyttöön ajatuskoe, nimeltään "Schrödinger's cat". Tietty kissa on lukittu kammioon koneella, jonka laukaisee radioaktiivisen atomin hajoaminen. Atomi voi hajota tai ei hajota yhtä todennäköisyydellä. Jos hajoamista kuitenkin tapahtuu, laite heittää kammioon prussiinihappohöyryjä, jotka tappavat kissan. Kunnes joku katsoo laatikkoon, kissa on superpaikka (yhdistelmä) valtioista "elossa" ja "kuollut". Tämän näkemyksen mukaan kvanttihyppy on erillinen tarkkailijan katseen alla.
1980-luvulla syntyi tieteellinen kvanttipisteiden teoria. Hänen mukaan järjestelmän tila kehittyy harppauksen aikana jatkuvasti ja hyppyä edeltää aina piilevä ajanjakso, jonka aikana se voidaan ennustaa ja estää.
Fysikaalit käyttivät järjestelmän viimeistä hypoteettista ominaisuutta suprajohtavan keinotekoisen atomin (qubit) kolmitasoisessa järjestelmässä, jonka energiatasojen V-muotoinen rakenne oli jäähdytetty absoluuttiseen nollaan (-273 ° C). Tutkijat rekisteröivät elektronin siirtymisen perustilasta herätetyyn tilaan tarkkailemalla kytketyn värähtelypiirin resonanssitaajuuden muutosta. Resonanssitaajuus laski jyrkästi, kun atomi hyppäsi apuvälitilaan. Ärtyneeseen tilaan siirtymisen hetki rekisteröitiin jäädyttämällä järjestelmän kehitys ja mittaamalla tila tomografialla. Lopuksi siirtyminen estettiin rekisteröimällä ilmaisevien fotonien puuttuminen, joka joka kerta edelsi kvanttihyppyä kiihtyneeseen tilaan.
Tutkijat osoittivat, että väliaikoina atomin tila muuttui jatkuvasti: kunkin suoritetun hypyn kehitys oli jatkuvaa, peräkkäistä ja determinististä. Koe on johdonmukainen kvanttiteiden teorian ennusteiden kanssa.