В квантовом мире возможно то, что в повседневной жизни кажется немыслимым. Одним из самых известных примеров является мысленный эксперимент с котом Шрёдингера — животным, которое одновременно живо и мертво, пока его не проверят. Это пример так называемой квантовой суперпозиции, когда система находится сразу в нескольких состояниях. До сих пор такие эксперименты требовали очень низких температур — буквально около абсолютного нуля. Но теперь учёные из Франции и США показали, что суперпозиции возможны и в куда более горячих условиях.
Что такое «горячий кот»?
Исследователи назвали своё открытие "горячими состояниями кота Шрёдингера". Это не означает, что у кота температура — это просто метафора. На деле речь идёт о создании квантовой суперпозиции в условиях, где система содержит гораздо больше энергии, чем обычно принято для подобных экспериментов.
Проще говоря, учёные добились того, чтобы квантовая система (в данном случае — микроволновая полость и кубит) вела себя "по-квантовому" даже при высокой температуре. Ранее считалось, что это невозможно: тепло разрушает хрупкие квантовые эффекты, "заставляя" систему вести себя классически.
Как это удалось?
В центре эксперимента — трансмонный кубит, один из основных строительных блоков квантовых компьютеров. Он взаимодействует с микроволновым резонатором, заполненным не идеальным вакуумом, а "горячим" тепловым состоянием — то есть с изначально высоким уровнем энтропии.
Вопреки ожиданиям, учёные смогли без охлаждения создать в этой среде суперпозицию двух тепловых состояний, смещённых по фазе. Это как если бы шумный, неорганизованный оркестр внезапно исполнил стройную симфонию — без дирижёра и репетиций.
Зачем это нужно?
Это открытие — важный шаг к созданию устойчивых квантовых технологий, которые могут работать в более "приближённых к жизни" условиях. Квантовые компьютеры, сенсоры и коммуникации до сих пор требуют криогенных температур, что делает их дорогими и громоздкими.
Если квантовое поведение можно поддерживать даже в "грязной" или "тёплой" среде, то появляется шанс на более простую и масштабируемую реализацию таких систем.
Итак...
Кот Шрёдингера стал чуть ближе к реальности — и стал горячим. Этот результат может в будущем изменить то, как мы проектируем квантовые устройства и открывает новое направление в исследовании фундаментальных свойств квантовой материи.
Подписывайтесь на канал чтобы не пропустить новые статьи