Iespējams, ka esat dzirdējuši par Šrēdingera kaķu paradoksu. Mēs runājam par hipotētisku kaķi kastes iekšpusē, kas vienlaikus atrodas divos stāvokļos - dzīvā un mirušā -, līdz atveram kasti, lai apskatītu. Šī ir tā saucamā kvantu superpozīcija. Jēlas universitātes fiziķi izdomāja, kā abus kaķa stāvokļus uzglabāt divās kastēs vienlaikus. Zinātnieki dalījās ar savu darbu žurnāla Science lappusēs.
Tehniski runājot, kaķu nav. Mēs runājam par tā saukto "kaķu stāvokli", kura lomu spēlē divas (vai vairākas) daļiņas, kas vienlaikus atrodas divos dažādos stāvokļos. Gadu desmitiem Šrēdingera kaķis bija tikai hipotētisks eksperiments, bet 2005. gadā ASV Nacionālais standartu un tehnoloģijas institūts faktiski laboratorijas apstākļos izveidoja patiesu “kaķu stāvokli”. Lai to izdarītu, viņi izmantoja sešus atomus stāvoklī "spin up" un "spin down". Lai to būtu vieglāk saprast, iedomājieties pulksteni pulksteņrādītāja virzienā un pretēji tam. Kopš tā laika viņu eksperimenti ar "kaķu stāvokļiem" tika veikti ar fotoniem.
Jēlas universitātes fiziķi savukārt spēja sasniegt jaunu līmeni. Viņi ne tikai izmantoja fotonus stāvokļu kvantu superpozīcijā, bet arī tos ielenca. Tas ir, citiem vārdiem sakot, viņi panāca, ka, mainoties viena fotona stāvoklim, cita fotona stāvoklis mainīsies, pat ja tie būtu atdalīti viens no otra. Jāatzīmē, ka tas ir viens no sarežģītākajiem, mulsinošākajiem un savādajiem kvantu mehānikas aspektiem. Alberts Einšteins savulaik nosauca visu šo par “dīvaino darbību no attāluma”.
"Mēs saņēmām divus mazus un vienkāršus Šrēdingera kaķus - gan kastēs, gan abos - sapīšanās stāvoklī."
Lai izveidotu laimi, zinātnieki uzcēla nelielu kameru ar diviem atsevišķiem alumīnija dobumiem. Iekšpusē ievietotie mikroviļņu fotoni sāka trāpīt dobumu sienās, un pateicoties tam zinātnieki spēja tos apvienot ar supravadoša safīra mākslīgo atomu. Rezultāts ir divu veidu dzīvi / miruši kaķi, kas izgatavoti no mikroviļņu gaismas un atrodas divās dažādās kastēs vienlaikus.
“Mums ir liels un gudrs kaķis. Tas nepaliek vienā lodziņā, jo kvantu stāvoklis ir sadalīts starp diviem dobumiem un to nevar aprakstīt atsevišķi,”saka pētījuma galvenais autors Čens Vangs.
"Jūs varat arī apsvērt alternatīvu, kurā divi mazi un vienkārši Šrēdingera kaķi, katrs savā kastē, ir sajaukti."
Šādi pētījumi ir ļoti svarīgi kvantu skaitļošanas nākotnei. Atšķirībā no klasiskajiem datoriem, kuri izmanto nulles un nulles bitus, kvantu datori informāciju glabā tā saucamajās kvītēs. Qubits, savukārt, var būt divos stāvokļos uzreiz - nulle un viens - tāpat kā Šrēdingera kaķis vienlaikus var atrasties stāvoklī "dzīvs" un "miris", kamēr neviens to nenovēro. Mēs varam teikt, ka superpozīcijas stāvoklis ir ļoti trausls. Tāpēc kvantu informācija ir jāsargā no jebkāda veida vides trokšņa. Galu galā vismazākie traucējumi - piemēram, viens fotons saduras ar atomu, ko izmanto jūsu informācijas kodēšanai un glabāšanai - nekavējoties izraisīs visas sistēmas “atkodēšanu”. Citiem vārdiem sakot, tiks zaudēts kvantu stāvokļa superpozīcija,kas izraisīs visas sistēmas avārijas.
Reklāmas video:
Pētīt valstis, kurās var atrasties “kaķis”, ir interesanti, jo tas var būt ļoti noderīgs kvantu informācijas glabāšanai. Un spēja radīt kaķu stāvokļus divās dažādās rūtiņās, pēc pētījuma līdzautora Roberta Šolskova domām, ir "pirmais solis loģiskas operācijas izveidošanā starp diviem kvantu bitiem un kļūdu labošanas iespēju atvēršana".
NIKOLAY KHIZHNYAK