April 17, 2024

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Physiker bauen Schrödingers fetteste Katze aller Zeiten

Physiker bauen Schrödingers fetteste Katze aller Zeiten

Stellen Sie sich eine Katze vor. Ich nehme an, Sie haben Lust auf eine Live-Version. Es spielt keine Rolle. Du liegst so oder so falsch – aber du hast auch Recht.

Dies ist der Vorläufer von Erwin Schrödingers Gedankenexperiment zur Beschreibung von Quantenzuständen aus dem Jahr 1935. Nun ist es Forschern gelungen, Schrödingers fette (also riesige) Katze zu erschaffen, die die Grenzen des Quantenreichs auslotet und wo sie der Klassik weicht. Physik.

Schrödingers Experiment sieht also folgendermaßen aus: Eine Katze befindet sich in einer Kiste mit einem Gift, das aus ihrer Verpackung freigesetzt wird, wenn ein Atom einer ebenfalls in der Kiste vorhandenen radioaktiven Substanz zerfällt. Da es unmöglich ist zu wissen, ob sich eine Substanz in einem bestimmten Zeitrahmen zersetzt oder nicht, bleibt die Katze lebendig und tot, bis die Kiste geöffnet und eine objektive Wahrheit festgestellt wird. (Sie können mehr über das Gedankenexperiment lesen Hier.)

Auf die gleiche Weise befinden sich Teilchen in Quantenzuständen (Qubits, wenn sie als Bits in einem Quantencomputer verwendet werden) in einem Zustand der Quantenüberlagerung (d. h. „lebendig“ und „tot“), bis sie gemessen werden, an welchem ​​Punkt die Überlagerung zusammenbricht. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Computerbits, die entweder einen Wert von 0 oder 1 haben, können Qubits gleichzeitig 0 und 1 sein.

Jetzt haben Forscher Schrödingers Katze viel schwerer gemacht als zuvor geschaffene und testen das schlammige Wasser, während die Welt der Quantenmechanik der klassischen Physik der vertrauten mikroskopischen Welt Platz macht. ihre Forschung veröffentlicht Diese Woche in Wissenschaft.

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Anstelle der virtuellen Katze wurde ein kleiner Kristall in eine Überlagerung zweier Schwingungszustände versetzt. Schwingungszustände (oben oder unten) entsprechen in Schrödingers Gedankenexperiment der Situation auf Leben und Tod. Zur Darstellung des Atoms wurde ein supraleitender Kreis, ein Qubit, verwendet. Das Team legte ein elektrisches Feld an, das ein Material an der Schaltung erzeugte, wodurch seine Überlagerung in den Kristall gelangen konnte. Kapisch?

Eine Grafik, die den Kristall (links) und seine Kopplung mit einem supraleitenden Schaltkreis (unten rechts) zeigt.

„Indem wir die beiden Schwingungszustände im Kristall überlagern, haben wir effektiv eine Schrödinger-Katze mit einem Gewicht von 16 Mikrogramm geschaffen“, sagte Yuen Zhu, Physiker an der ETH Zürich und Hauptautor der Studie, einer der Universitäten. Start.

16 Mikrogramm entsprechen ungefähr der Masse eines Sandkorns, und das ist auf Quantenebene eine ziemlich fette Katze. Laut der Version ist es „milliardenfach schwerer als ein Atom oder ein Molekül, was es zur bisher fettesten Quantenkatze macht“.

Dies ist nicht das erste Mal, dass Physiker getestet haben, ob Quantenverhalten in klassischen Objekten beobachtet werden kann. Letztes Jahr ein anderes Team Sie gaben an, Bärtierchen verwickelt zu habenobwohl eine Reihe von Physikern Gizmodo sagten, dass die Behauptung Mohn war.

Dies ist ein wenig anders, da das letztere Team nur die Masse eines Objekts in einem Quantenzustand testete, nicht das Verschränkungspotential eines lebenden Organismus. Obwohl dies nicht in den Plänen des Teams ist, wird uns die Arbeit mit größeren Gruppen „es ermöglichen, besser zu verstehen, warum Quanteneffekte in der makroskopischen Welt echter Katzen verschwinden“, sagte Zhu.

Was die wirkliche Grenze zwischen den beiden Welten betrifft? „Niemand weiß es“, schrieb Matteo Fadel, Physiker an der ETH Zürich und Mitautor der Forschungsarbeit, in einer E-Mail an Gizmodo. „Das ist das Interessante und der Grund, warum es so beispiellos ist, Quanteneffekte in Massenverstärkungssystemen zu zeigen.“

Die neue Forschung nimmt Schrödingers berühmtes Gedankenexperiment auf und gibt ihm einige praktische Anwendungen. Die Steuerung von Quantenmaterialien in einem Überlagerungszustand kann in einer Reihe von Bereichen nützlich sein, in denen sehr genaue Messungen erforderlich sind; Zum Beispiel helfen Rauschunterdrückung in Interferometern, die Gravitationswellen messen.

Fadell untersucht derzeit, „ob die Schwerkraft eine Rolle bei der Dekohärenz von Quantenzuständen spielt, insbesondere ob sie für den Übergang von Quanten zu Klassik verantwortlich ist, wie vor zwei Jahrzehnten von Penrose vorgeschlagen“. Schwerkraft scheint auf subatomarer Ebene nicht zu existieren und wird im Standardmodell der Teilchenphysik nicht berücksichtigt.

Quantum Realm ist bereit Neue EntdeckungenLeider ist es voll UnbekanntUnd SackgasseUnd Ärgerliche neue Probleme.

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