Animerad GIF som förklarar processen. Kredit:University of Sevile
Kvantfysiken behandlar mikroskopiska system som atomer och ljuspartiklar. Det är en teori som gör det möjligt att beräkna sannolikheterna för de möjliga resultaten av alla mätningar som görs på dessa system. Dock, vad som händer under mätningen var ett mysterium. Ett team av forskare från University of Sevilla, Stockholms universitet (Sverige) och universitetet i Siegen (Tyskland) har, för första gången, lyckats "filma" vad som händer under mätningen av kvantsystemet.
Att göra det, de använde en strontiumjon (en elektriskt laddad atom) instängd i ett elektriskt fält. Mätningen av jonen varar knappt en miljondels sekund men forskarna har lyckats göra en "film" av processen genom att rekonstruera systemets kvanttillstånd vid olika ögonblick. Resultaten bekräftar en av de mest subtila förutsägelserna inom kvantfysiken.
"Experimentet är intressant av två anledningar, enligt läraren Adán Cabello, vid Institutionen för tillämpad fysik II vid universitetet i Sevilla. "Å ena sidan, det visar att förändringen av kvanttillstånd under en mätning inte är omedelbar – som många tror – utan att den sker gradvis." "experimentet visar att de kvantmätningar som bevarar kvanttillstånd med maximal information är verkliga processer som sker i naturen och inte bara är teoretiska idealiseringar."
Resultatet av experimentet kan sammanfattas i en animerad GIF som visar att det inträffade med jonens kvanttillstånd under denna miljondels sekund. Tillståndet kan visualiseras med hjälp av en tredimensionell tavla. Tornens höjder indikerar graden av överlagring av de möjliga kvanttillstånden. Filmen visar hur, under mätningen, några av superpositionerna går förlorade – och hur förlusten är gradvis – medan andra bevaras precis som det måste ske i en ideal kvantmätning.
Jobbar i labbet. Kredit:Universidad de Sevilla
Kredit:Universidad de Sevilla