Сделан первый шаг к созданию механического аналога кота Шредингера

Физики представили новый подход к созданию оптомеханических систем, то есть систем, в которых свет взаимодействует с макроскопическими объектами. Благодаря новой схеме физики узнали, что реализовать несуществующее в классической механике состояние суперпозиции между двумя разными состояниями системы вполне возможно. Физики называют это первым шагом в создании механического аналога знаменитого мысленного эксперимента австрийского физика Эрвина Шредингера, в котором кот оказывается жив и мертв одновременно. Работа опубликована в издании New Journal of Physics.

Квантовая механика предсказывает невозможные в классической физике состояния частиц — например, суперпозицию. В этом случае система может находиться сразу в нескольких положениях. Состояние квантовой суперпозиции иллюстрирует знаменитый мысленный эксперимент Шредингера о коте, которая находится в стальной камере с угрожающим ее жизни устройством. Это устройство может сработать в течение часа, но ровно с той же долей вероятности может и не сработать. Поэтому можно сказать, что кот в течение этого часа одновременно и жив, и мертв.

Суперпозиция распространена в квантовом мире. Человек уже начинает создавать технологии на ее основе. В частности, суперпозиция — основа работы квантовых компьютеров. Вопрос о переходе квантовых законов в классические и расстояниях, на которых он происходит, — один из самых актуальных в современной экспериментальной физике.

В новой работе британско-австралийский коллектив рассказывает об оптомеханическом интерферометре, в котором пластину из нитрида кремния миллиметрового размера ученые поместили на пути слабого лазера в оптической схеме. Перед пластиной лазерный луч делился пополам: половина направляет на пластину, а другая — на зеркало. Попадающие на пластину и отраженные от нее фотоны передают ей небольшой импульс, из-за которого она вибрирует. Схема эксперимента позволяла отделять те ситуации, когда фотоны в разных плечах находились в запутанном состоянии. Данная схема запутывала состояние с двумя фотонами в одном плече и нулем в другом с противоположной — нуль в первом, два во втором. В результате пластина, которую можно было видеть невооруженным глазом, подвергалась воздействию запутанного состояния из нуля и двух квантов света.

Видео, иллюстрирующее эксперимент

Так как эксперимент проводился при комнатной температуре, то настоящую квантовую запутанность механического объекта физики наблюдать не смогли — она сразу разрушалась тепловыми шумами. Однако полученные интерференционные картины соответствуют предсказаниям ученых. Авторы называют свою работу важным шагом на пути демонстрации подлинного механического аналога кошки Шредингера. Авторы собираются повторить эксперимент при низких температурах, где квантовые эффекты намного сильнее, и добиться поставленной цели.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.