Учёные создали оптического кота Шредингера

, Открытия  •  177



В 1935 году Эрвин Шрёдингер сформулировал мысленный эксперимент, призванный описать парадоксальную природу квантовой физики. Группа учёных из Института Макса Планка создала его оптическую версию, в которой роль «живого и мёртвого» кота играют импульсы лазера.

Чтобы воспроизвести мысленный эксперимент в лаборатории, физики обратились к разным моделям. Одна из них опирается на идею, предложенную в 2005 году. В ней суперпозиция двух состояний оптического импульса выступает в роли кота. Группа профессора Герхарда Ремпе разрабатывала оборудование, необходимое для проведения такого эксперимента — в частности, оптический резонатор — последние несколько лет.

«Согласно идее Шрёдингера, микроскопические частицы, такие как отдельные атомы, могут существовать в двух различных состояниях одновременно. Это называется суперпозицией. Более того, когда такие частицы взаимодействуют с макроскопическими объектами, они могут стать „спутанными“, и макроскопические объекты могут перейти в состояние суперпозиции», — говорит Ремпе, руководитель исследования.

Для своего умозрительного эксперимента Шрёдингер предлагал представить кота в коробке. Распадающийся радиоактивный атом управлял бы электроцепью, которая убивала бы кота ударом тока. Но в какой момент времени это происходит — снаружи коробки не угадать. Таким образом, пока коробку не открыли, для наблюдателя кот одновременно и жив, и мертв. Хотя, разумеется, такая суперпозиция «противоречит нашему повседневному опыту», указывает Ремпе.

Его команда воспроизвела эксперимент Шредингера на ином техническом уровне. Исследователи оборудовали лабораторию вакуумной камерой и высокоточными лазерами для управления отдельным атомом. Оптический резонатор, состоящий из двух зеркал, находящихся на расстоянии 0,5 мм, улавливал этот атом. Лазерный импульс направлялся в резонатор и отражался, взаимодействуя с атомом.

В итоге между отражённым светом и атомом возникала запутанность. Измеряя атом, оптический импульс может находиться в состоянии суперпозиции, как кот Шредингера.
Одна из особенностей этого эксперимента в том, что спутанные состояния возникают во время каждого испытания, пишет Phys.org.

Участники проекта не были уверены, что им удастся создать и зафиксировать такие запутанные состояния при помощи технологий нынешнего дня. Основная сложность заключается в необходимости минимизировать оптические потери. Как только учёные добились этого, все измерения подтвердили предсказания Шредингера.

Эксперимент позволит физикам исследовать границы применения квантовой механики и разработать новые методы квантовой коммуникации.

«Кот Шредингера в оригинале был заперт в коробке, чтобы избежать воздействия окружающей среды. Наши оптические состояния не заключены в коробку. Они свободно распространяются в пространстве. И всё же они остаются изолированными от среды и сохраняют свои свойства на больших расстояниях. — Подчеркивает Ремпе. — В будущем мы сможем использовать эту технологию для создания квантовых сетей, в которых летающие оптические состояния кота Шрёдингера передают информацию».

В прошлом году специалисты MIT экспериментально подтвердили существование квантовой запутанности, а также того, что информация в квантовом мире передается в тысячи раз быстрее скорости света. Для этого они использовали свет двух квазаров, которые находились на расстоянии примерно 10 млрд световых лет от Земли.

Георгий Голованов

Подпишитесь на нас Вконтакте, Одноклассники

Загрузка...

Рекомендуем почитать

Новости партнеров