«Кот Шрёдингера» нового типа: физики научились «сшивать» реальность, создавая гигантские состояния суперпозиции

Международная команда физиков под руководством Бина Яна совершила прорыв, создав необычайно массивные квантовые состояния, известные как «состояния кота Шрёдингера». В отличие от предыдущих попыток, основанных на прочном связывании частиц, ученые использовали принципиально новый подход. Они сформировали кластеры из ультрахолодных атомов, удерживаемых слабыми связями, которые значительно уступают по силе энергетическому барьеру. Эта стратегия позволила избежать коллапса волновой функции и сохранить хрупкое квантовое состояние при увеличении числа частиц.

«Кот Шрёдингера» нового типа: физики научились «сшивать» реальность, создавая гигантские состояния суперпозиции

Квантовая механика – это физическая концепция, описывающая поведение материи и энергии в чрезвычайно малых масштабах, а именно в масштабе атомов и субатомных частиц. Одним из эффектов, предсказываемых законами квантовой механики, является суперпозиция, которая подразумевает, что частицы могут существовать одновременно в нескольких состояниях или положениях, которые остаются неопределенными до тех пор, пока не будут измерены.

Известным примером квантового состояния, в котором система ведет себя так, как если бы она находилась одновременно в двух противоположных состояниях, является так называемое состояние кота Шрёдингера. Это состояние основано на парадоксе, введенном физиком Эрвином Шрёдингером, который предположил, что если кота поместить в герметичный ящик с устройством, которое имеет 50% вероятность его убийства, то кот одновременно жив и мертв, пока кто-нибудь не откроет ящик и не заглянет внутрь.

Ключевым элементом успеха команды ученых стало использование многочастичных туннельных процессов высокого порядка (вплоть до седьмого). Настроив эти взаимодействия, исследователи добились того, что туннельная сила кластера из множества атомов стала сопоставима с силой туннелирования одиночного атома. Это обеспечило беспрецедентную масштабируемость метода и позволило с высокой точностью контролировать материю.

Эксперимент опроверг стандартное теоретическое представление о том, что вероятность туннелирования экспоненциально падает с ростом массы. В созданной системе это подавление было значительно смягчено, что позволило эффективно управлять крупными квантовыми объектами.

Последствия открытия огромны. С практической точки зрения, это прокладывает путь к созданию прецизионных квантовых датчиков и инструментов метрологии. Обычные атомные интерферометры ограничены «стандартным квантовым пределом», тогда как состояния, полученные в этом эксперименте, в теории могут достичь «предела Гейзенберга» – абсолютного максимума точности измерений. Это открывает возможности для создания гравитационных детекторов нового поколения, способных улавливать самые слабые колебания пространства-времени.

В ходе работы также были зафиксированы неожиданные явления, такие как долгоживущие сильно взаимодействующие состояния. В перспективе команда планирует масштабировать систему от десятков до сотен атомов и, в конечном итоге, до бозе-эйнштейновских конденсатов (около 100 000 частиц). Это позволит изучать макроскопические волновые явления материи, квантовую запутанность и откроет новую эру в квантово-усиленном зондировании.

Читайте также

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

ИИ OpenAI заявил о решении одной из семи задач тысячелетия

ИИ OpenAI заявил о решении одной из семи задач тысячелетия

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей

Почти 3000 взрывов звезд указали на то, что темная энергия меняется со временем

Почти 3000 взрывов звезд указали на то, что темная энергия меняется со временем

Меркурий сжимается быстрее, чем считали ученые

Меркурий сжимается быстрее, чем считали ученые