IKONA KVANTNE FIZIKE

U pokusu Schrödingerova mačka ostala i živa i mrtva!

  • Autor: NJD
  • Zadnja izmjena 05.10.2012 06:38
  • Objavljeno 05.10.2012 u 06:38
Tportal

Tportal

Izvor: tportal.hr / Autor: Tportal

Znanstvenici su ovih dana prvi put u povijesti slabim, ali postojanim mjerenjima uspjeli ispitati delikatno kvantno stanje, a da ga nisu uništili. Popularno govoreći, uspjeli su zaviriti u kutiju i pogledati slavnu ikonu kvantne mehanike Schrödingerovu mačku, i vidjeli je i živu i mrtvu

U kvantnom mikrosvijetu tijela imaju neobično svojstvo da mogu istovremeno postojati u više stanja odjednom, što se zove superpozicija. Naime, prema kvantnom principu neodređenosti objektima je nemoguće istovremeno precizno izmjeriti i položaj i impuls – oni tek s određenom vjerojatnošću postoje na nekom mjestu i posjeduju neki impuls. Tek kada znanstvenici pokušaju obaviti mjerenja, neko određeno stanje iskristalizira se kao stvarnost.

Fizičar Erwin Schrödinger ova je neobična kvantna svojstva superpozicije ilustrirao zamišljenom mačkom u kutiji čija sudbina ovisi o radioaktivnom atomu. U tom eksperimentu postoji čelična kutija u koju stavite mačku i bočicu koja sadrži vrlo male količine radioaktivnog materijala tako da je vjerojatnost da će za vrijeme izvođenja eksperimenta od recimo sat vremena doći do raspada u kojem će biti izbačena jedna čestica - 50 posto. U kutiju spremite i Geigerov brojač koji može otkriti je li došlo do raspada. Geigerov brojač povežete s čekićem koji će, u slučaju da uređaj otkrije zračenje, udariti u bočicu s cijanidom koja se također nalazi u kutiji. Ako se to dogodi, mačka će uginuti. Prema fizikalnim zakonima ne znamo je li se raspad dogodio ili nije (jer je cijeli događaj na razni statistike s vjerojatnošću od 50 posto). Kvantno-mehanički možemo reći da je mačka u tzv. superponiranom stanju između života i smrti. Što se stvarno dogodilo, saznali bismo tek kada bismo otvorili kutiju.

U novom istraživanju tim s University of California u Berkeleyu uspio je nešto što se donedavno smatralo gotovo nemogućim – zaviriti u kutiju i vidjeti je li mačka živa ili mrtva. Znanstvenici su svoje istraživanje započeli pomoću supravodljivog kruga koji se obično koristi kao kubit u kvantnim računalima postavivši ga u superpoziciju izmjenjujući mu stanje između 1 i 0 tako da je iznova i iznova bio u svim mogućim mješavinama stanja. Tim je potom izmjerio frekvenciju oscilacije. Takvo je mjerenje uvijek slabije od određivanja je li bit poprimio vrijednost 1 ili 0 pa su autori eksperimenta mislili da bi ga mogli obaviti, a da kubit ne prisile da poprimi neko konačno stanje – 1 ili 0. Međutim, naišli su na određene probleme. Naime, iako je mjerenje bilo dovoljno nježno da ne uništi kvantnu superpoziciju, ono je ipak nasumično promijenilo brzinu oscilacije. No tim je uspio vrlo brzo obaviti mjerenja i u sustav ubaciti jednake, ali suprotne promjene kako bi ga stabilizirao i kubitu vratio frekvenciju koju bi imao da mjerenja nisu ni obavljana. Stabilnost kubita osigurana je u trajanju od samo stotinke sekunde, no pokus je ipak potvrdio da je takvo nešto moguće.

'Ovaj eksperiment pokazuje da smo gotovo na cilju', rekao je jedan od autora studije R. Vijay i dodao da bi se ovakve kontrole mogle koristiti u kvantnim računalima u slučaju da dođe do kolapsa kubita.

Rezultati bi trebali olakšati upravljanje sustavima kao što su kvantna računala koja koriste neobična svojstva kvantnog svijeta. Teoretski, superpozicija bi trebala omogućiti da kvantna računala obavljaju kalkulacije mnogo brže zadržavajući informacije u kvantnim bitovima. Za razliku od običnih bitova, kubiti ne poprimaju samo vrijednosti 1 i 0, već postoje u brojnim stanjima koja su mješavina oba. Točno određenu vrijednost 1 ili 0 poprimaju tek kada se izmjere. No mogućnost da se superpozicija uništi jednostavnim promatranjem sustav čini vrlo krhkim, što je jedna od prepreka u razvoju kvantnih računala. Novi rezultati mogli bi biti važan korak u rješavanju ovog problema.

Pregled tjedna bez spama i reklama

Prijavi se na naš newsletter i u svoj inbox primaj tjedni pregled najvažnijih vijesti!

Napiši ovdje što ti misliš o ovoj temi