Прорив у вивченні квантових явищ: новий погляд на «котів Шредінгера»
Віденська наука зробила черговий крок уперед, відкривши нові горизонти у вивченні квантових явищ. Дослідники під керівництвом Герхарда Кирхмайера і Ориоля Ромеро-Исара з Університету Інсбрука (Австрія) презентували результат, котрий може значно полегшити впровадження квантових технологій у практику. Вони успішно згенерували «гарячі стани кота Шредінгера» — квантові суперпозиції, які функціонують при температурах, що значно перевищують традиційні умови наднизьких температур.
Кот Шредінгера, відомий концепт у квантовій фізиці, ілюструє принцип суперпозиції, за якого об’єкт може перебувати в декількох станах одночасно. Зазвичай, для досягнення таких станів системи охолоджували до майже абсолютного нуля (-273°C). Наприклад, в попередніх дослідженнях використовували атоми або електромагнітні резонатори.
Інноваційний підхід до створення суперпозицій
Згідно з результатами дослідження, науковці використали надпровідний мікрохвильовий резонатор та трансмоновий кубіт — квантовий еквівалент класичного біта. Вони змогли створити квантові суперпозиції при температурі -271°C, що в шістдесят разів тепліше стандартних умов для таких експериментів. Завдяки адаптації двох протоколів, які раніше працювали лише в «холодних» системах, їм вдалося отримати стійкі квантові стани навіть в умовах підвищеної температури.
Дослідники виявили, що тепло не завжди руйнує квантові ефекти. Вони створили “сильно змішані” стани з різними квантовими властивостями, використовуючи порівняння з котом, що одночасно мурчить у двох тонах. Квантова інтерференція, основа суперпозиції, зберігалася попри відносно високу температуру — процес, за аналогією, що нагадує накладення хвиль на воді, які посилюють одна одну.
Перспективи квантових технологій
Дослідники підкреслюють, що їх відкриття змінює усталені уявлення про квантову фізику. Традиційно вважалося, що тепло заважає формуванню складних квантових ефектів, проте тепер стало очевидно, що це так далеко не завжди. Отримані результати мають великий потенціал для застосування в технологіях, адже не всі системи можна без труднощів охолоджувати до наднизьких температур. Наприклад, наномеханічні осцилятори — малесенькі «качелі», що використовуються в квантових експериментах — тепер можуть досліджуватись і в умовах, ближчих до реальних.
«Це відкриття є важливим кроком до впровадження квантових технологій у реальному світі. Більше немає потреби заморожувати системи до межі, суперпозиції можливі навіть за «теплих» умов, що відкриває нові можливості від наноустрій до квантових комп’ютерів», – зазначають автори дослідження.
Висновки
Отже, ці нові дані не лише підкреслюють гнучкість та різноманітність квантових явищ, а й свідчать про потенційні зміни в практичному застосуванні квантових технологій. Вірогідно, в майбутньому ми можемо спостерігати революційні досягнення у квантових комп’ютерах, сенсорах і нових матеріалах, що засновані на цій свіжій парадигмі. Цей науковий прогрес може стати основою наступного технологічного етапу в еволюції квантових технологій, відкрити нові можливості для розвитку низки важливих галузей, таких як обчислювальні технології, зв’язок та матеріалознавство.
