Австрийские ученые из Инсбрукского университета совершили настоящий прорыв в квантовой физике: им впервые удалось создать состояние, похожее на знаменитого кота Шредингера, при температурах, далеких от абсолютного нуля. Обычно считается, что тепло разрушает хрупкие квантовые эффекты, но этот эксперимент доказал обратное.
Кот Шредингера — это образ из мысленного эксперимента, придуманного в 1935 году австрийским физиком Эрвином Шредингером. Он хотел показать необычность квантовой механики: представьте кота, запертого в ящике с механизмом, который может случайно выпустить яд при распаде радиоактивного атома. Пока ящик закрыт, нельзя точно сказать, жив кот или мертв, — в квантовом мире он одновременно находится в обоих состояниях. Этот парадокс долгое время проверяли в экспериментах с квантовыми частицами, но только при сверхнизких температурах. При таких условиях частицы почти не двигаются, а тепловые колебания, которые могут разрушить квантовое состояние, практически отсутствуют.
Однако ученые из Австрии задались вопросом: можно ли создать подобное состояние при более высоких температурах, когда частицы активно колеблются из-за тепла? Чтобы проверить это, они использовали специальное оборудование — микроволновые квантовые резонаторы. Внутрь поместили сверхпроводниковый кубит — базовый элемент квантового компьютера. С помощью особого метода исследователи смогли перевести кубит в состояние, напоминающее кота Шредингера, и, что удивительно, оно сохранялось даже при температуре 1,8 Кельвина (около -271,35 градусов). Это в 60 раз выше, чем температуры, обычно используемые в подобных экспериментах.
«Когда мы делились результатами с коллегами, многие были поражены. Все привыкли думать, что тепло уничтожает квантовые эффекты, но наши опыты показали, что это не всегда так», — отметил Томас Агрениус, один из авторов исследования.
Почему это важно? Раньше для работы с квантовыми состояниями требовались сложные и дорогие системы охлаждения, чтобы поддерживать экстремально низкие температуры. Новое открытие показывает, что такие условия не всегда обязательны. Это может упростить разработку квантовых устройств, таких как компьютеры или сенсоры, и позволит использовать в них наномеханические осцилляторы и другие элементы, которые невозможно полностью «заморозить».