Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на

Физики из Йеля выяснили, как можно "спасти" кота Шредингера

© Kat StocktonКот Шредингера готовится совершить "квантовый прыжок"
Кот Шредингера готовится совершить квантовый прыжок
МОСКВА, 3 июн – РИА Новости. Американские ученые выяснили, как можно предвидеть "непредсказуемые" квантовые переходы внутри атомов и использовать эти данные для того, чтобы обращать их вспять. Подобным образом можно "спасти" знаменитого кота Шредингера от мучительной смерти, пишут ученые в журнале Nature.

"Квантовые переходы в атомах в чем-то похожи на извержения вулканов. Их нельзя предсказать в долгосрочном плане, однако, если правильно следить за подобным объектом, то мы можем получить достаточно точное предупреждение о грядущей катастрофе и начать действовать еще до того, как она произойдет", — рассказывает Златко Минев из Йельского университета (США).

Кот Шредингера — "участник" мысленного эксперимента, который был предложен австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1935 году для демонстрации абсурдности квантовой механики. В его ходе в закрытый ящик помещается кот и механизм, открывающий емкость с ядом в случае распада радиоактивного атома. Это может произойти в любой момент времени, однако точный момент распада не известен.
В соответствии с принципами квантовой физики, кот одновременно и жив, и мертв. Отсюда берет свое начало термин "квантовая суперпозиция" – совокупность всех состояний, в которых может одновременно находиться кот или другой объект квантового мира. Сегодня физики активно пытаются создать такую кошку Шредингера, которого можно было бы увидеть невооруженным глазом.
Так художник представил себе квантовый предсказатель будущего
Физики создали квантовый "предсказатель" непредсказуемого будущего
В реальности осуществить подобный эксперимент не так-то просто, если даже это в принципе возможно, так как на работу "ящика Шредингера" будет влиять его "классическая" часть, гравитационное замедление времени и целый ряд других факторов.
Отсутствие инструментов, позволяющих "увидеть" кота Шредингера, заставляет ученых активно спорить о том, где находится граница между квантовой и ньютоновско-эйнштейновской физикой, существует ли она вообще и влияет ли первая на поведение окружающих нас объектов.
Минев и его коллеги заинтересовались не самим четвероногим добровольцем или его коробкой, а более фундаментальной частью этого мысленного эксперимента – тем, как "суперпозиция" живого и мертвого кота совершает так называемый квантовый переход и становится одним из двух "классических" состояний.
Дело в том, что до недавнего времени ученые не знали, как именно происходит этот процесс. Многие физики, такие как Нильс Бор, считали, что квантовые переходы в принципе нельзя предсказать и что они происходят фактически мгновенно.
Грубо говоря, если один из электронов атома получает дополнительную порцию энергии и "перепрыгивает" на более высокую позицию, он фактически "телепортируется" с одного уровня на другой, не двигаясь через пространство. Другие теоретики, в том числе сам Шредингер и Альберт Эйнштейн, не соглашались с этим и считали, что их можно детерминистически просчитать и увидеть.
Только в 1980 годах ученые смогли впервые проследить за реальными переходами внутри атомов и подтвердить, что Бор и его сподвижники были ближе к истине, чем сторонники альтернативных концепций. Это, как отмечает Минев, однако не закрыло вопроса о том, как именно происходят подобные "квантовые прыжки", можно ли их предсказать и манипулировать ими.
Кот Шредингера
Физики создали прозрачную "клетку" для кота Шредингера
Йельские физики и их коллеги из Франции и Новой Зеландии получили ответы на все эти вопросы и одновременно поставили под сомнение теорию Бора, экспериментируя с котами Шредингера, построенными на базе сверхпроводящих кубитов. Они представляют собой искусственные аналоги атома или другие квантовые конструкции, способные хранить в себе одновременно и ноль, и единицу.
Эти "синтетические" атомы, собранные из особых сверхпроводниковых структур, были устроены таким образом, что они могли находиться в двух возбужденных состояниях, одно из которых, "светлое", ученые могли увидеть, а второе оставалось скрытым от наблюдателей.
Кубиты накачивались таким образом, что атом постоянно переходил в "темное" состояние и затем возвращался в изначальную позицию. Одновременно с этим, ученые дополнительно манипулировали их работой таким образом, что в кубитах возникали аналогичные переходы между "светлым" и основным состоянием.
Наблюдая за работой этой системы, ученые натолкнулись на необычный феномен – перед тем, как атом готовился перейти в "темное" состояние, частота вспышек света, вырабатываемых атомом в "светлом" состоянии, резко снижалась. Подобные "затмения" были очень короткими – их длина составляла всего 45 микросекунд, однако этого времени вполне хватит, чтобы поменять программу "накачки" атома и предотвратить переход электрона в новое состояние.
Это, как показали дальнейшие опыты, можно сделать не просто до начала квантового перехода, а во время него. Подобный результат эксперимента, как считает Минев, говорит о том, что, по крайней мере, часть теории Бора не верна – на самом деле, квантовые переходы не мгновенны и их можно предсказать в краткосрочной перспективе.
Иными словами, жизнь кота Шредингера не обязательно должна всецело зависеть от случая – при определенной сноровке и обстоятельствах, его можно спасти, заключают ученые.
Физики из РКЦ за процессом откармливания кошки Шредингера
Российские физики научились "откармливать" котов Шредингера
Рекомендуем
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала