I Schrödingers berömda tankeexperiment, en katt verkar vara både död och levande – en idé som anstränger godtrogenhet. Dessa dagar, katter agerar fortfarande inte så här, men fysiker skapar nu regelbundet analoger av Schrödingers katt i labbet genom att smeta ut den mikroskopiska kvantvärlden över makroskopiska avstånd.

Sådana "kattstater" har hittat många hem, lovar mer känsliga kvantmätningar och fungerar som grund för kvantfelkorrigerande koder-en nödvändig komponent för framtida felbenägna kvantdatorer.

Med dessa mål i åtanke, vissa forskare är ivriga att skapa bättre kattstater med enstaka joner. Men, än så länge, standardtekniker har satt gränser för hur långt deras kvantkaraktär kan sprida sig.

Nyligen, forskare vid Joint Quantum Institute utvecklade ett nytt schema för att skapa enjonska kattstater, beskriver resultaten i veckan Naturkommunikation . Deras experiment placerar en enda ytterbiumjon i en superposition - en kvantkombination - av två olika tillstånd. Initialt, dessa stater rör sig tillsammans i sin gemensamma miljö, delar samma rörelse. Men en serie noggrant tidsinställda och ultrasnabba laserpulser applicerar olika krafter på de två jontillstånden, skjuta dem i motsatta riktningar. Den ursprungliga superpositionen kvarstår, men staterna hamnar oscillerande ur fas med varandra.

Med denna teknik, JQI -teamet lyckades skilja staterna med ett avstånd på nästan 300 nanometer, ungefär tolv gånger längre än tidigare. Det finns fortfarande bara en jon, men dess kvantnatur sträcker sig nu över ett avstånd som är mer än tusen gånger större än dess ursprungliga storlek. Sådana långsiktiga superpositioner är mycket känsliga, och kan möjliggöra exakta atominterferometri mätningar eller robusta kvantkryptografiska tekniker.