Австралийские и британские ученые создали квантовый аналог барабана, который одновременно вибрирует и молчит, подобно тому как кот Шредингера одновременно жив и мертв, говорится в статье, опубликованной в New Journal of Physics.
"Для того чтобы научиться бить в барабан, нам пришлось создать специальные квантовые палочки, роль которых играют одиночные частицы света. Все это открывает дорогу для создания механического аналога кота Шредингера и проверки законов квантовой механики на макромасштабах", — заявил Мартин Рингбауэр (Martin Ringbauer) из университета Квинсленда в Брисбене (Австралия).
Кот Шредингера — объект мысленного эксперимента, который в 1935 году предложил австрийский физик Эрвин Шредингер. В эксперименте в закрытый ящик помещают кота и механизм, открывающий емкость с ядом в случае распада радиоактивного атома (что может случиться или не случиться). В соответствии с принципами квантовой физики кот одновременно и жив, и мертв.
Отсюда берет начало термин "квантовая суперпозиция" — совокупность всех состояний, в которых может одновременно находиться кот. Многие физики, в том числе и из Российского квантового центра, сейчас активно пытаются создать такого кота Шредингера, которого можно было бы увидеть невооруженным глазом.
Рингбауэр и его коллеги сделали к этому первый шаг, изучая, как одиночные частицы света взаимодействуют с очень тонкими, но видимыми пленками. Ученых интересовало, будут ли столкновения фотонов с этими мембранами порождать квантовые эффекты, нарушающие классические законы механики.
Как отмечает физик, при некоторых условиях одиночную частицу света можно распилить на два более тусклых, но при этом запутанных фотона. Если одну частицу направить на мембрану, а вторую — на обычное зеркало, их взаимодействие приведет к тому, что между барабаном и фотонами возникнет еще одна квантовая связь.
В этот момент в дело вступает то, что распиленный фотон на самом деле одновременно находится и в той, и в другой точке — он или пролетает мимо мембраны, не вызывая в ней колебаний, или же ударяется в нее. Соответственно, при некоторых измерениях он будет бить в барабан, а при других — не вызывать в нем никаких изменений. То есть барабан будет одновременно и молчать, и стучать, а пленка становится макроскопическим аналогом кота Шредингера.
Руководствуясь этими идеями, авторы статьи собрали установку и начали наблюдать за колебаниями пленки при помощи еще одного лазера. Как признает Рингбауэр, при комнатных температурах эта конструкция не вполне похожа на барабан Шредингера, но даже в таких условиях на ее поверхности возникают аномалии, которые указывают на наличие квантовых свойств.
В ближайшее время команда Рингбауэра планирует улучшить работу лазерных датчиков колебаний и поместить квантовый барабан в холодильную установку, что, как они надеются, поможет впервые увидеть настоящего кота Шредингера.
#косомс #наука #физика #астрофизика #исследования #квантовая физика