Российские физики сумели научиться разводить котов Шрёдингера

593

Российские физики сумели научиться разводить котов Шрёдингера Учёные из Российского квантового центра разработали метод создания квантовых состояний суперпозиции с параметрами, которые потенциально могут выходить за пределы микромира, что поможет, в частности, попытаться обнаружить границы между квантовым и классическим миром.

Напомним, что в мысленном эксперименте немецкого физика Эрвина Шрёдингера скрытая от наблюдателя кошка находилась в суперпозиции двух состояний – была одновременно и живой, и мёртвой. Шрёдингер предложил этот эксперимент, чтобы показать, насколько радикально различны макроскопический мир, к которому мы привыкли, и мир микроскопический, управляемый законами квантовой физики, а также насколько парадоксальны результаты попыток применить квантовые концепции к макроскопическим объектам.

Однако развитие квантовых технологий позволяет создавать всё более сложные квантовые состояния, и эксперимент Шрёдингера уже не кажется запредельной фантастикой.
«Одним из фундаментальных вопросов физики является граница между квантовым и классическими мирами. Могут ли квантовые свойства (если обеспечить идеальные условия) наблюдаться у макроскопических предметов? Теория не дает ответа на этот вопрос – может быть, такой границы и нет. Нужен инструмент, который позволит её нащупать», – говорит профессор университета Калгари и глава лаборатории квантовой оптики РКЦ Александр Львовский.

Именно таким инструментом является физический аналог кота Шрёдингера – состояние суперпозиции двух состояний физического объекта с противоположными свойствами. В оптике, к примеру, это суперпозиция двух когерентных световых волн с противоположными амплитудами. До сих пор не удавалось получить такие суперпозиции, в которых каждый из членов содержал в себе больше четырех фотонов. Группа Львовского осуществила процедуру «выращивания» таких состояний, позволяющую получать оптических «кошек» сколь угодно высокой амплитуды.

«Идея эксперимента была предложена в 2003 году группой профессора Тимоти Ральфа из австралийского университета Квинсленда. Суть его состоит в том, чтобы вызвать интерференцию двух «кошек» на светоделительной пластинке. Это приводит к возникновению запутанного состояния в двух выходных каналах светоделителя. В одном из этих каналов ставят специальный детектор. В случае, если этот детектор показывает определенный результат, во втором выходе рождается «кошка» с более чем удвоенной средней энергией», – поясняет соавтор эксперимента Анастасия Пушкина из университета Калгари.

Группа Львовского впервые на практике испробовала этот метод. В эксперименте им удалось нарастить среднее число фотонов с 1,3 до 3,4, получив при этом несколько тысяч «кошек Шредингера».

«Важно, что процедуру можно повторять: новых «кошек» можно, в свою очередь, соединять на светоделителе, получая ещё большую энергию, и так далее. Таким образом, можно шаг за шагом раздвигать границы квантового мира, и в итоге понять, есть ли у него предел», — отмечает первый автор исследования Демид Сычёв.

По его словам, производство таких макроскопических «котов Шредингера» может быть полезно для квантовых технологий связи и для квантовых вычислений.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Photonics.
Ранее, напомним, теоретики объяснили, как гравитация убивает кота Шрёдингера. Впрочем, постепенно на смену этому легендарному мысленному эксперименту приходит новый парадокс: феномен квантовой голубятни.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ