De kans is groot dat je hebt gehoord over de kattenparadox van Schrödinger. We hebben het over een hypothetische kat in een doos, die zich tegelijkertijd in twee staten bevindt - levend en dood - totdat we de doos openen om te kijken. Dit is de zogenaamde kwantumsuperpositie. Dus, natuurkundigen van de Yale University bedachten hoe ze beide toestanden van een kat in twee dozen tegelijk konden bewaren. Wetenschappers deelden hun werk op de pagina's van het tijdschrift Science.
Technisch gezien is er geen kat. We hebben het over de zogenaamde "kattenstaat", waarvan de rol wordt gespeeld door twee (of meer) deeltjes die zich tegelijkertijd in twee verschillende toestanden bevinden. Decennialang was de kat van Schrödinger slechts een hypothetisch experiment, maar in 2005 creëerde het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology met succes een echte "kattenstaat" in een laboratoriumomgeving. Om dit te doen, gebruikten ze zes atomen in de "spin-up-toestand" en in de "spin-down-toestand". Om het begrijpelijker te maken, stelt u zich een klok voor die tegelijkertijd met de klok mee en tegen de klok in gaat. Sindsdien zijn hun experimenten met "kattenstaten" uitgevoerd met fotonen.
Natuurkundigen van Yale University waren op hun beurt in staat om een nieuw niveau te bereiken. Ze gebruikten niet alleen fotonen in een kwantumsuperpositie van toestanden, ze verstrengelden ze ook. Dat wil zeggen, met andere woorden, ze bereikten dat wanneer de toestand van een foton verandert, de toestand van een ander foton zou veranderen, zelfs als ze van elkaar gescheiden zijn. Opgemerkt moet worden dat dit een van de meest complexe, verwarrende en bizarre aspecten van de kwantummechanica is. Albert Einstein noemde dit alles "griezelige actie op afstand".
"We hebben twee kleine en simpele katten van Schrödinger, beide in hun boxen en beiden in een staat van verstrengeling."
Om het fortuin te creëren, bouwden de wetenschappers een kleine kamer met twee afzonderlijke aluminium holtes. De microgolffotonen die erin waren geplaatst, begonnen de wanden van de holtes te raken, en dankzij dit konden wetenschappers ze combineren met een kunstmatig atoom van supergeleidende saffier. Het resultaat is twee soorten levende / dode katten gemaakt van microgolflicht en die tegelijkertijd in twee verschillende dozen zitten.
'We hebben een grote en slimme kat. Het blijft niet in één doos, aangezien de kwantumtoestand verdeeld is over twee holtes en niet afzonderlijk kan worden beschreven,”zegt hoofdauteur van de studie, Chen Wang.
"Je kunt ook het alternatief overwegen, waarbij twee kleine en simpele katten van Schrödinger, elk in een eigen doos, in een verwarde toestand verkeren."
Dit soort onderzoek is erg belangrijk voor de toekomst van quantum computing. In tegenstelling tot klassieke computers, die bits gebruiken, die nullen en enen zijn, slaan kwantumcomputers informatie op in zogenaamde qubits. Qubits kunnen op hun beurt in twee staten tegelijk zijn - nul en één - net zoals de kat van Schrödinger tegelijkertijd in staten "levend" en "dood" kan zijn, zolang niemand observeert. We kunnen zeggen dat de staat van superpositie erg kwetsbaar is. Daarom moet kwantuminformatie worden beschermd tegen elke vorm van omgevingslawaai. Immers, de minste storing - bijvoorbeeld een foton botst met een atoom dat wordt gebruikt om uw informatie te coderen en op te slaan - zal er onmiddellijk voor zorgen dat het hele systeem “decodeert”. Met andere woorden, de superpositie van de kwantumtoestand gaat verloren,wat zal leiden tot crashes van het hele systeem.
Promotie video:
Het bestuderen van de staten waarin een "kat" kan zijn, is interessant omdat het erg handig kan zijn voor het opslaan van kwantuminformatie. En de mogelijkheid om cat states te creëren in twee verschillende boxen, volgens co-auteur Robert Scholskoff, is "de eerste stap naar het creëren van een logische operatie tussen twee kwantumbits en het openen van de mogelijkheid van foutcorrectie."
NIKOLAY KHIZHNYAK
