Уникальные атомы. Немецкие ученые создали рекордно большого кота Шредингера
Немецкие физики создали рекордную оптическую версию легендарного кота Шредингера, использовав уникальные атомы Ридберга для расширения границы между квантовым и классическим миром.
Физики продолжают расширять границы квантовой механики, пытаясь выяснить, насколько далеко можно развести состояния в суперпозиции, прежде чем квантовый эффект окончательно исчезнет и уступит место классической физике.
Группа исследователей под руководством Хендрика Хегельса из Института квантовой оптики имени Макса Планка в Германии создала рекордную оптическую версию знаменитого мысленного эксперимента Эрвина Шредингера в 1935 году. Для этого ученые использовали так называемые атомы Ридберга — очень большие атомы с сильно возбужденными электронами, чья орбита лежит на огромном расстоянии от ядра.
В ходе эксперимента ученые зажали облако таких атомов между двумя зеркалами, создав оптический резонатор и направили туда лазерные импульсы. Благодаря эффекту ридберговской блокады, когда возбуждение одного атома препятствует изменению соседних, исследователи заставили частицы света взаимодействовать косвенно. Это позволило перевести световой сигнал в суперпозицию двух разных фазовых состояний. Путем точной настройки системы ученым удалось раздвинуть эти состояния на рекордное расстояние, измеряемое показателем альфа в квадрате, достигшем значения 2,4 и превысив предыдущий максимум в 1,4.
Главным достижением стало не только увеличение размера «оптического кота», но и сохранение тонкой квантовой когерентности, несмотря на угрозу декогеренции от окружающей среды. Подобные исследования имеют огромное значение для разгадки одной из древнейших тайн науки: где проходит граница между странным микромиром субатомных частиц и привычными законами классической реальности.
Кроме того, создание масштабных и устойчивых состояний суперпозиции открывает новые перспективы разработки мощных квантовых компьютеров и систем безопасного хранения информации.