Квантовая физика установила новый рекорд: китайские исследователи из Университета науки и технологий заявили, что наблюдали атомы в состоянии квантовой суперпозиции целых 23 минуты. Такой прорыв может позволить создать более стабильные квантовые устройства и раскрыть новые эффекты квантовой физики.
Суперпозиция — это состояние, при котором объект может одновременно находиться в нескольких разных состояниях, пока его не измерят. Квантовые частицы вроде фотонов или электронов часто показывают такие эффекты: они ведут себя как волны и потенциально могут занимать несколько положений. Однако, когда их измеряют, суперпозиция «разрушается», и частица проявляет только одно из своих возможных состояний. Представьте монету в воздухе: пока она вращается, результат не определён, но, как только она приземляется, это будет либо орел, либо решка.
Наверняка вы слышали об известном «коте Шредингера». Этот мысленный эксперимент подразумевает, что кот в запечатанной коробке одновременно и жив, и мёртв, пока мы не заглянем внутрь. Шредингер придумал этот пример, чтобы показать странности квантового мира: как только мы пытаемся наблюдать систему, суперпозиция исчезает.
До сих пор учёные наблюдали суперпозицию только в очень маленьких и нестабильных объектах, и это длилось всего миллисекунды. Но в новом эксперименте команда под руководством Чжэн-Тянь Лу смогла удерживать атомы в этом состоянии гораздо дольше. Они охладили примерно 10 000 атомов иттербия до температуры чуть выше абсолютного нуля и захватили их с помощью лазерных лучей. Благодаря этому каждый атом находился в суперпозиции двух состояний с разными спинами.
В обычных условиях внешние помехи быстро заставляют такие атомы перейти в одно состояние. Однако исследователи смогли настроить лазеры так, чтобы поддерживать суперпозицию в течение 1400 секунд — это более 23 минут. Правда, пока эти результаты ожидают независимого подтверждения.
Если эта технология подтвердит свою эффективность, её можно будет использовать для изучения магнитных полей, исследования новых квантовых эффектов и создания сверхстабильной памяти для квантовых компьютеров.
