Fysikere, der opdrætter Schroedinger-kat, oplyser

Fysikere har lært, hvordan de kunne opdrætte Schrödinger-katte i optik. Forskere testede en metode, der potentielt kunne forstærke superpositioner af klassiske lystilstande ud over mikroskopiske grænser og hjælpe med at bestemme grænserne mellem kvanteverdenen og den klassiske verden.

CIFAR Quantum Information Science Fellow Alexander Lvovsky ledede teamet fra russiske Quantum Center og University of Calgary -forskere, der testede en metode, der potentielt kunne forstærke superpositioner af klassiske lystilstande ud over mikroskopiske grænser og hjælpe med at bestemme grænserne mellem kvante- og klassiske verdener.

Undersøgelsen blev offentliggjort i dag i Natur fotonik .

I 1935, Den tyske fysiker Erwin Schrödinger foreslog et tankeeksperiment, hvor en kat, skjult for observatøren, er i en superposition af to stater:den var både levende og død. Schrödingers kat havde til formål at vise, hvor radikalt forskellig den makroskopiske verden, vi ser, er fra den mikroskopiske verden, der er styret af kvantefysikkens love.

Imidlertid, udviklingen af ​​kvanteteknologier gør det muligt at skabe stadig mere komplekse kvantetilstande, og Schrödingers tankeeksperiment synes ikke længere for langt uden for rækkevidde.

"Et af fysikkens grundlæggende spørgsmål er grænsen mellem kvanteverdenen og den klassiske verden. Kan kvantefænomener, givet ideelle betingelser, observeres i makroskopiske objekter? Teori giver ikke noget svar på dette spørgsmål - måske er der ingen sådan grænse. Det, vi har brug for, er et værktøj, der vil undersøge det, "siger Lvovsky, som er professor ved University of Calgary og leder af Quantum Optics Laboratory i Russian Quantum Center, hvor eksperimentet blev sat op.

Præcis et sådant værktøj leveres af Schrödinger-kattens fysiske analog - et objekt i en kvantesuperposition af to tilstande med modsatte egenskaber. I optik, dette er en superposition af to sammenhængende lysbølger, hvor felterne af de elektromagnetiske bølger peger i to modsatte retninger på én gang. Indtil nu, eksperimenter kunne kun opnå sådanne superpositioner ved små amplituder, der begrænser deres anvendelse. Lvovsky-gruppen udførte proceduren med at "avle" sådanne stater, hvilket gør det muligt at opnå optiske "katte" med højere amplituder med større succes.

Medforfatter og kandidatstuderende ved University of Calgary Anastasia Pushkina forklarer:"Idéen med eksperimentet blev foreslået i 2003 af gruppen af ​​professor Timothy Ralph fra University of Queensland, Australien. I det væsentlige, vi forårsager interferens af to "katte" på en strålesplitter. Dette fører til en sammenfiltret tilstand i de to udgangskanaler for denne strålesplitter. I en af ​​disse kanaler, en særlig detektor er placeret. Hvis denne detektor viser et bestemt resultat, en "kat" fødes i den anden udgang, hvis energi er mere end det dobbelte af den oprindelige. "

Lvovsky -gruppen testede denne metode i laboratoriet. I forsøget, de konverterede med succes et par negative pressede "Schrodinger -katte" med amplitude 1,15 til en enkelt positiv "kat" med amplitude 1,85. De genererede flere tusinde sådanne forstørrede "katte" i deres forsøg.

"Det er vigtigt, at proceduren kan gentages:nye 'katte' kan på tur, overlappes på en stråledeler, producerer en med endnu højere energi, og så videre. Dermed, det er muligt at skubbe grænserne for kvanteverdenen trin for trin, og til sidst at forstå, om det har en grænse, "siger den første forfatter til undersøgelsen, en kandidatstuderende fra Russian Quantum Center og Moscow State Pedagogical University, Demid Sychev.

Sådanne makroskopiske "Schrodinger -katte" ville have anvendelser inden for kvantekommunikation, teleportation og kryptografi.