Sådan tester du grænserne for kvantemekanik

Forskere fra Imperial College London og Lancaster University har foreslået en ny tilgang til at teste grænserne for kvantemekanikkens anvendelighed.

Kvantefysikken har længe givet menneskeheden en elegant ramme til at forstå den mikroskopiske verden. Kvantefænomener eksisterer dog ikke i vores hverdag.

Mange faktorer bidrager til overgangen mellem kvante- og klassiske regimer, men er der en fundamental mekanisme, der resulterer i denne overgang? Og hvordan kollapser en bølgefunktion, der består af flere muligheder, til ét bestemt resultat?

Adskillige modeller, der samlet omtales som objektiv-kollapsteorier, er blevet foreslået i håbet om at løse disse udestående grundlæggende spørgsmål. Men at teste disse teorier er stadig eksperimentelt udfordrende.

Nu har en gruppe forskere udgivet et papir om en ny måde at undersøge disse objektive sammenbrudsteorier på i laboratoriet.

Forslaget er offentliggjort i AVS Quantum Science .

Forskernes metode drager fordel af "displacemon", en elektromekanisk enhed bestående af en mekanisk resonator forbundet til superledende qubit. Ved at manipulere qubitten foreslår de en teknik til at sondere for afvigelser fra standard kvanteteori på en måde, der kunne forklares ved objektiv kollaps.

Dr. Edward Laird, som leder en forskergruppe i kvanteelektroniske enheder ved Lancaster University, siger, at "fortrængningen ikke kun er et værktøj til at teste grundlæggende kvantemekanik, men kan også være grundlaget for nye sanseteknologier. Det vil være enormt spændende at lave den første eksperimenterer med denne enhed."

Selvom der har været store fremskridt med at begrænse styrken af ​​disse modeller, er der behov for yderligere eksperimenter for at belyse grænsen mellem kvante og klassisk.

"Faktisk giver disse fremtidige eksperimenter et spændende løfte om at undersøge kvantemekanik i større og større skalaer," siger Michael Vanner, hovedforsker ved Quantum Measurement Lab ved Imperial College London.

Displacemon giver en ny vej til at teste kollapsmodeller ved at udnytte eksperimentelle fremskridt inden for kryogenik og superledende teknologier. Centralt i displacemon-enheden er en mekanisk resonator, der svinger op og ned som en miniatureguitarstreng og er inkorporeret i en superledende qubit. Denne fejende bevægelse interagerer med et magnetfelt på en måde, der forbinder egenskaberne af qubit-enheden og resonatoren, med virkningen af ​​den ene, der påvirker den anden. Enhedens arkitektur egner sig godt til at skabe en kvanteoverlejring af strengvibrationerne.