Квантовые состояния требуют строгого контроля условий для их приготовления и наблюдения. Группа ученых из Инсбрука, Австрия, добилась успеха в создании так называемых «горячих состояний кота Шредингера» в сверхпроводящем микроволновом резонаторе. Их исследование демонстрирует возможность наблюдения и использования квантовых явлений даже в менее идеальных, более теплых условиях, пишет Phys.org.
Кот Шредингера представляет собой интересное явление в квантовой физике, в рамках которого квантовый объект находится сразу в двух различных состояниях. В знаменитом мысленном эксперименте Эрвина Шредингера речь идет о коте, который одновременно и жив, и мертв.
В реальных экспериментах эта одновременность была замечена в положении атомов и молекул, а также в колебательных движениях электромагнитных резонаторов. Ранее такие аналоги шредингеровского эксперимента были созданы благодаря предварительному охлаждению квантового объекта до его основного состояния, характеризующегося минимальной энергией. Теперь команда ученых под руководством Герхарда Кирхмайера и Ориоля Ромеро-Изарта впервые показала, что возможно создание квантовых суперпозиций из термически возбужденных состояний.
«Мы хотели узнать, могут ли эти квантовые эффекты возникать, если мы не начинаем с “холодного” основного состояния», — комментирует Кирхмайер, сотрудник кафедры экспериментальной физики Университета Инсбрука и Института квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI) Австрийской академии наук (ÖAW).
Ученые использовали трансмоновый кубит в микроволновом резонаторе для генерации состояний кота. Они смогли создать квантовые суперпозиции при температуре до 1,8 K (-271 °C), что примерно в 60 раз превышает температуру окружающего пространства внутри полости. «Результаты нашего исследования демонстрируют, что возможно формировать сильно смешанные квантовые состояния с разнообразными характеристиками», — поясняет эксперт.
Известно, что специалисты применили два специализированных протокола для формирования состояний горячего кота Шредингера. Оба оказались эффективными. По словам ученых, предложенный подход открывает перспективы для создания и эксплуатации квантовых суперпозиций, включая наномеханические осцилляторы, в которых достичь базового состояния оказывается непросто с технической точки зрения.
По словам Томаса Агрениуса, разработчика теоретического обоснования эксперимента, многие коллеги сначала восприняли историю с горячим котом скептически, поскольку традиционно считается, что высокие температуры подавляют квантовые эффекты. Тем не менее полученные данные показывают, что квантовая интерференция сохраняется даже при высокой температуре. Открытие имеет потенциал для развития квантовых технологий.
Ранее ученые объединили два «невозможных» материала. Рассказали, что у них получилось.
