Na świecie fizyki kwantowej, wydaje się, że właśnie pobito kolejny rekord. w papier wymienione na stronie przeddruku ArXiv, naukowcy z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii twierdzą, że obserwowali atomy w stanie superpozycji kwantowej przez 23 minuty. Argumentują, że możliwość utrzymywania stabilnych stanów kwantowych przez tak długi czas może pomóc w zwiększeniu trwałości urządzeń kwantowych i odkryciu nowych, dziwnych efektów w fizyce kwantowej.
Superpozycja to zjawisko, w którym obiekt w danym momencie może zajmować wiele różnych stanów, ale rzeczywisty stan obiektu jest nieznany. Bardzo małe obiekty, takie jak fotony lub elektrony, wykazują takie zachowanie; zachowują się jak fale, potencjalnie zajmując wiele pozycji w tym samym czasie, a nie jak cząstki o pojedynczej pozycji. Co najważniejsze, gdy obserwuje się obiekt w superpozycji, jego stan załamuje się i można go zobaczyć tylko w jednym ze swoich potencjalnych stanów. Można o tym myśleć jak o rzucie monetą — podczas wirowania w powietrzu potencjalnie są to reszki lub reszki w tym samym czasie, ale kiedy spojrzysz na nią po wylądowaniu, może to być tylko jedna lub druga reszka.
Być może słyszałeś także o wyjaśnieniu superpozycji za pomocą słynnego paradoksu kota Schrödingera. Był to eksperyment myślowy zaproponowany przez fizyka Erwina Schrödingera, w którym kota umieszcza się w zapieczętowanym pudełku z materiałem radioaktywnym, który ulegnie losowemu rozkładowi, co w przypadku jego śmierci zabija kota. Dopóki nie otworzysz pudełka, eksperyment sugeruje, że kot znajduje się w superpozycji, będąc jednocześnie żywym i martwym. Eksperyment Schrödingera, choć powszechnie używany do wyjaśnienia superpozycji, miał na celu pokazanie pozornej absurdalności tego kwantowego zachowania.
Przez lata badaczom udało się wyłapać maleńkie obiekty wykazujące superpozycję, przy czym wykazano, że cząstki światła, a nawet maleńkie kryształy w laboratorium zajmują wiele stanów jednocześnie. Jednak obiekty w tych eksperymentach były zawsze bardzo niestabilne, a ich ekspozycja na superpozycję niezwykle ulotna. Jednak w nowym badaniu chińscy badacze pod przewodnictwem fizyka Zheng-Tian Lu najwyraźniej wykorzystali atomy uwięzione przez światło do podtrzymania tego zjawiska.
Naukowcy wykorzystali około 10 000 atomów iterbu, które schłodzili do kilku tysięcznych stopnia powyżej zera absolutnego i uwięzili za pomocą sił elektromagnetycznych światła lasera. W tych warunkach stany kwantowe atomów można było bardzo precyzyjnie kontrolować, co naukowcy wykorzystali do umieszczenia każdego atomu w superpozycji dwóch współbieżnych stanów, które miały dwa bardzo różne spiny.
Ogólnie rzecz biorąc, zakłócenia ze środowiska atomów powodowałyby ich zapadnięcie się w jeden stan w ciągu sekund lub milisekund, ale naukowcom udało się precyzyjnie dostroić lasery, aby utrzymać je przez niespotykany dotąd czas 1400 sekund, czyli 23 minut. Należy jednak zauważyć, że praca nie została jeszcze formalnie poddana niezależnej recenzji.
Ponieważ wydłuża superpozycję na tak długo, technika taka, jeśli okaże się możliwa, mogłaby w przyszłości zostać wykorzystana do wykrywania i badania sił magnetycznych, badania nowych i egzotycznych zjawisk w fizyce, a nawet umożliwienia stworzenia bardzo stabilnej pamięci komputera kwantowego .
Ta historia pierwotnie pojawiła się w WIRED Włochy i został przetłumaczony z języka włoskiego.
