Forskere beviser, at Schrodingers -kat kan være to steder ad gangen

Et team af fysikere fra Yale University har delt Schrödingers kat i to separate kasser - og den darned ting overlevede.

Godt, det gjorde og det gjorde det ikke, samtidigt, indtil nogen observerede det. Så levede den enten, eller den døde.

Velkommen til kvantefysik, hvor reglerne i den synlige verden ikke finder anvendelse, og mikroskopiske partikler ser ud til at fungere på et helt eget niveau.

Den nye forskning fra Yale University, offentliggjort i tidsskriftet Science den 27. maj, bygger på princippet om superposition, længe symboliseret af katten i et tankeeksperiment fra 1935 af den østrigske fysiker Erwin Schrödinger. En af de mere kendte hovedskrabere i kvanteteorien, princippet siger dybest set, at subatomære partikler er i alle mulige fysiske tilstande samtidigt - en tilstand af superposition - indtil nogen forsøger at observere dem. De indtager kun en enkelt, målbar tilstand (orientering, Beliggenhed, energiniveau), når nogen forsøger at observere dem.

Så, for eksempel, en elektron indtager teoretisk set alle mulige steder i sin kredsløb, indtil du forsøger at finde den. Så er det bare ét sted.

En kat uden stat

Katten var Schrödingers farciske fremstilling af, hvordan superposition ville se ud uden for laboratoriet. I sit berømte hypotetiske eksperiment, han forseglede en kat i en kasse, der indeholdt en radioaktiv partikel og et hætteglas med giftgas. Hvis partiklen forfaldt, hætteglasset ville gå i stykker, og katten ville dø; hvis det ikke gjorde det, katten ville leve.

Schrödinger påpegede, at hvis denne partikel var i en superpositionstilstand, samtidig henfalder og ikke forfalder, så længe ingen kiggede, katten ville være både død og levende, indtil nogen åbnede kassen.

Schrödinger købte det ikke. Han tog fejl, selvom. På en mikroskopisk skala, uobserveret stof kan på en eller anden måde være i flere tilstande på én gang, og den evne kan være en nøgle til kvanteberegning, hvilket lover behandlingshastigheder, der er ufattelige efter nutidens standarder.

En almindelig computerbit kan være i en "1" -tilstand eller en "0" -tilstand. En kvantebit, eller qubit, kan være i begge stater på én gang, kendt som en "kattestat, "tillader det at udføre flere opgaver på samme tid.

Og hvis denne dual-state qubit var forbundet med en anden dual-state qubits, så enhver handling udført af en øjeblikkeligt udløste en handling i en anden-en tilstand af sammenfiltring-kunne de udføre flere opgaver på én gang sammen, som en enkelt enhed.

Forskere har talt om sådanne "to-mode katstater" i mere end 20 år, men ingen havde opnået det før nu.

"Mange latterlige scenarier er i princippet teoretisk mulige, indtil vi [finder] antydninger om kvantemekanikkens begrænsning, og det er altid overbevisende at se, hvad vi rent faktisk kan gøre i laboratoriet, "siger Dr. Chen Wang, postdoktor i Yales afdeling for anvendt fysik og fysik og hovedforfatter af undersøgelsen.

To stater, To steder

I dette tilfælde, hvad Wang og kolleger gjorde, er at fange mikrobølge lysfotoner, de mindste komponenter i elektromagnetiske felter, i to separate mikrobølgeovnkamre forbundet med en superledende kanal. En række energipulser sætter begge felter i superpositionstilstande, oscillerende i to modsatte retninger på én gang.

"En kattetilstand for en mikrobølgeovnsoscillator er meget analog med en guitarstreng, der vibrerer i to modsatte retninger samtidigt, "Wang skriver i en e -mail.

"En to-tilstand kat tilstand, " han siger, "er som to guitarstrenge, der hver især vibrerer på to måder på én gang, men synkroniseret med hinanden."

Det er her den superledende kanal kommer ind. Fordi kamrene var forbundet, de delte fotoner var i stand til at interagere. De blev således viklet ind, beskrevet af Universets fysik som en tilstand, hvor "partikler, der interagerer med hinanden, bliver permanent korrelerede, eller afhængige af hinandens tilstande og egenskaber, i det omfang de effektivt mister deres individualitet og på mange måder opfører sig som en enkelt enhed. "

Da forskerne deaktiverede kanalen, felterne opførte sig stadig som om de var forbundet. Enhver ændring anvendt i det ene kammer udløste samtidige ændringer i det andet kammer, selvom de ikke længere var fysisk forbundet.

En kvante fremtid

Undersøgelsen viser for første gang levedygtigheden af ​​en to-mode kat-tilstand, hvor en enkelt superpositionstilstand eksisterer på to forskellige steder på én gang.

"Det beviser, at vores kvanteteknologi har udviklet sig til det punkt, at vi kan få sådan en kattetilstand med et stort antal partikler af flere sorter, "siger Wang.

Quantum theory, det ser ud til, bliver mindre teoretisk.

"Ikke alene føles [Schrödingers] kat 'paradoks' ikke længere absurd konceptuelt for fysikere, "Wang siger, men "endnu mere eksotiske kvantetilstande er ved at blive almindelige og opnåelige."

Næste på teamets dagsorden er "implementering [af] fejlkorrektion i en kvantelogisk gate mellem to kvantebit."

I 1930'erne, Albert Einstein afviste teorien om kvanteindvikling. Ikke alene tog han fejl, men han krediteres med at forvirre generationer af forskere om fænomenets art.