• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Andra
    Forskare bevisar att Schrodingers katt kan vara på två ställen samtidigt
    "Katterna" i Yale -teamets experiment var faktiskt intrasslade subatomära partiklar kopplade av en supraledande kanal. Korionov/Designs Stock/Chaiwat Photos/Thinkstock

    Ett team av fysiker från Yale University har delat upp Schrödingers katt i två separata lådor - och den jävla saken överlevde.

    Väl, det gjorde och det gjorde det inte, samtidigt, tills någon observerade det. Sedan levde den antingen eller så dog den.

    Välkommen till kvantfysik, där reglerna i den synliga världen inte gäller, och mikroskopiska partiklar verkar verka på en helt egen nivå.

    Den nya forskningen från Yale University, publicerad i tidskriften Science den 27 maj, bygger på principen om superposition, länge symboliserad av katten i ett tankeexperiment från 1935 av den österrikiska fysikern Erwin Schrödinger. En av de mer kända huvudskraparna inom kvantteorin, principen säger i grunden att subatomära partiklar är i alla möjliga fysiska tillstånd samtidigt - ett tillstånd av superposition - tills någon försöker observera dem. De upptar bara en enda, mätbart tillstånd (orientering, plats, energinivå) när någon försöker observera dem.

    Så, till exempel, en elektron intar teoretiskt alla möjliga platser i sin orbital tills du försöker hitta den. Då är det bara på en plats.

    En katt utan stat

    Katten var Schrödingers farciska framställning av hur superposition skulle se ut utanför labbet. I sitt berömda hypotetiska experiment, han förseglade en katt i en låda som innehöll en radioaktiv partikel och en injektionsflaska med giftgas. Om partikeln förfallit, flaskan skulle gå sönder och katten skulle dö; om det inte gjorde det, katten skulle leva.

    HowStuffWorks illustration av Schrodingers katt tänktexperiment HowStuffWorks

    Schrödinger påpekade att om partikeln var i ett superpositionstillstånd, förfaller samtidigt och förfaller inte så länge ingen tittade, katten skulle vara både död och levande tills någon öppnade lådan.

    Schrödinger köpte den inte. Han hade fel, fastän. I mikroskopisk skala, oobserverad materia kan på något sätt vara i flera tillstånd samtidigt, och den förmågan kan vara en nyckel till kvantberäkning, vilket lovar bearbetningshastigheter som är otänkbara enligt dagens standarder.

    En vanlig datorbit kan vara i tillståndet "1" eller "0". En kvantbit, eller qubit, kan vara i båda delstaterna samtidigt, känd som en "kattstat, "så att den kan utföra flera uppgifter samtidigt.

    Och om den dual-state qubit var länkad till en annan dual-state qubits så att alla handlingar som utförs av en omedelbart utlöste en handling i en annan-ett tillstånd av intrassling-kunde de utföra flera uppgifter samtidigt, som en enhet.

    Forskare har pratat om sådana "tvåläge kattstater" i mer än 20 år, men ingen hade uppnått det förrän nu.

    "Många löjliga scenarier är i princip teoretiskt möjliga tills vi [hittar] antydningar om begränsningen av kvantmekanik, och det är alltid övertygande att se vad vi faktiskt kan göra i labbet, "säger Dr Chen Wang, postdoktor i Yales institution för tillämpad fysik och fysik och huvudförfattare till studien.

    Två stater, Två platser

    I detta fall, vad Wang och kollegor gjorde är att fånga mikronljusfotoner, de minsta komponenterna i elektromagnetiska fält, i två separata mikrovågskammare kopplade med en supraledande kanal. En serie energipulser sätter båda fälten i superpositionstillstånd, oscillerande i två motsatta riktningar samtidigt.

    "Ett katttillstånd för en mikrovågshålighetsoscillator är mycket analogt med en gitarrsträng som vibrerar i två motsatta riktningar samtidigt, "Wang skriver i ett mejl.

    "Ett tvåläge katttillstånd, " han säger, "är som två gitarrsträngar som var och en vibrerar på två sätt samtidigt men i synk med varandra."

    Det är där den superledande kanalen kommer in. Eftersom kamrarna var länkade, de uppdelade fotonerna kunde interagera. De fastnade därmed, beskrivs av Universums fysik som ett tillstånd där "partiklar som interagerar med varandra blir permanent korrelerade, eller beroende av varandras tillstånd och egenskaper, i den mån de effektivt förlorar sin individualitet och på många sätt beter sig som en enda enhet. "

    När forskarna inaktiverade kanalen, fälten betedde sig fortfarande som om de var anslutna. Alla ändringar som tillämpas i en kammare utlöste samtidiga förändringar i den andra kammaren, även om de inte längre var fysiskt kopplade.

    En kvant framtid

    Undersökningen visar för första gången livskraften för ett katttillstånd i två lägen, där ett enda superpositionstillstånd existerar på två olika platser samtidigt.

    "Det bevisar att vår kvantteknik har utvecklats till den grad att vi kan göra en sådan katttillstånd med ett stort antal partiklar av flera sorter, säger Wang.

    Kvantteorin, det verkar, blir mindre teoretiskt.

    "Inte nog med att [Schrödingers] katt" paradox "inte längre känns absurt konceptuellt för fysiker, "Wang säger, men "ännu mer exotiska kvanttillstånd blir vanliga och uppnåbara."

    Nästa på teamets agenda är "implementera [ing] felkorrigering i en kvantlogikgrind mellan två kvantbitar."

    Nu är det pinsamt

    På 1930 -talet, Albert Einstein avvisade teorin om kvantinvikling. Han hade inte bara fel, men han krediteras med förvirrande generationer av forskare om fenomenets art.

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com