Bir lazer atımı bir rubidyum atomundan sekti ve kuantum dünyasına girdi - "Schrödinger'in kedisi" nin garip fiziğini ele geçirdi. Sonra başka biri de aynı şeyi yaptı. Sonra bir başkası.
Lazer darbeleri bıyık veya pençeleri büyütmedi. Ama ünlü kuantum-fizik düşünce deneyi Schrödinger'in kedisine önemli bir şekilde benziyorlardı: Aynı anda, birbiriyle çelişen iki durum arasındaki bir uzayda bulunan, atom altı fiziğin aynı anda ölü ve canlı yaratıkları gibi davranan büyük nesnelerdi. Ve Finlandiya'da doğdukları laboratuvarın kaç tane yapabileceği konusunda bir sınırı yoktu. Nabız sonrası nabız kuantum dünyasının bir yaratığına dönüştü. Ve bu "kuantum kedileri", deneysel makinenin içinde sadece bir saniyeliğine var olmalarına rağmen, ölümsüz olma potansiyeline sahiptiler.
Almanya'daki Max Planck Kuantum Optik Enstitüsü'nden bir araştırmacı olan Bastian Hacker, "Deneyimizde, derhal dedektöre gönderildi, bu yüzden yaratıldıktan hemen sonra yok edildi," dedi.
Ancak Hacker, Canlı Bilim'e bu şekilde olmak zorunda değildi.
"Optik bir durum sonsuza dek yaşayabilir. Eğer nabzı gece gökyüzüne gönderirsek, milyarlarca yıl kendi durumunda yaşayabilirdi."
Bu uzun ömür, bu darbeleri bu kadar kullanışlı yapan şeyin bir parçası olduğunu da sözlerine ekledi. Uzun ömürlü bir lazer kedisi, optik fiberden uzun süreli seyahatlerde hayatta kalabilir ve bu da onu kuantum bilgisayar ağı için iyi bir bilgi birimi haline getirir.
Kuantum kedi, ölü ve canlı
Peki Schrödinger'in kedisi gibi bir lazer atımı yapmak ne anlama geliyor? Her şeyden önce, kedi bir evcil hayvan değildi. Fizikçi Erwin Schrödinger'in 1935'te kendisinin ve meslektaşlarının o zamanlar sadece keşfettikleri kuantum fiziğinin anlamsızlığına işaret etmeyi önerdiği bir düşünce denemesiydi.
İşte böyle: Kuantum fiziği, belirli koşullar altında, bir parçacığın aynı anda iki çelişkili özelliğe sahip olabileceğini belirler. Bir parçacığın dönüşü (makro ölçekte gördüğümüz eğirme gibi görünmeyen bir kuantum ölçümü) "aşağı" olsa da "yukarı" olabilir. Parçacık ancak dönüşü ölçüldüğünde şu ya da bu şekilde çöker.
Fizikçilerin bu davranış hakkında çeşitli yorumları vardır, ancak en popüler (Kopenhag yorumu olarak adlandırılır) parçacığın gözlemlenmeden önce gerçekten dönmediğini veya dönmediğini söylüyor. O zamana kadar, devletler arasında bir tür puslu bir dünyadır ve sadece bir dış gözlemci tarafından zorlandığında bir veya diğerine karar verir.
Schrödinger bunun bazı tuhaf etkileri olduğunu fark etti.
Bir kedi, bir atom ve zehirli bir gaz gazı şişesi içeren opak bir çelik kutu hayal etti. Atom çürümüşse (kuantum mekaniği sayesinde bir olasılık, ama kesin bir şey değil), kutudaki bir mekanizma camı parçalayacak ve kediyi öldürecektir. Atom çürümeseydi, kedi yaşayacaktı. Schrödinger, kediyi kutunun içinde bir saat beklettikten sonra, kedi yaşam ve ölüm arasında bir "üst üste binme" ile sonuçlanacağını söyledi.
Bununla ilgili sorun, hiçbir anlam ifade etmemesi.
Ve yine de, Schrödinger'in kedisi, klasik fizik yasalarına uyan makro ölçekli şeyler için bir tür yararlı stenografi haline geldi, ancak kuantum nesnelerle etkileşime girmediği gibi, ne tamamen bir özelliği ne de tamamen başka bir özelliği olacak.
Nature Photonics dergisinde 14 Ocak'ta yayınlanan bir makalede açıklanan yeni deneyde, araştırmacılar iki olası kuantum durumu arasında üst üste binen lazer darbeleri oluşturdular. Küçük darbeleri "uçan optik kedi devletleri" olarak adlandırdılar.
Onları yapmak için, ilk önce rubidyum atomunu, sadece 0.02 inç (0.5 milimetre) genişliğinde (yaklaşık bir tuz tanesinin genişliği) iki ayna arasındaki bir boşlukla sınırladılar. Atom üç durumdan birinde olabilir: iki "toprak" durumu veya bir "heyecanlı" durum. Işık boşluğa girdiğinde, atomla karıştı, yani durumu temel olarak atomun durumuna bağlıydı.
Daha sonra, ışık darbesi bir ışık detektörüne çarptığında, ikisi de tamamen bir tür atomla veya başka bir atomla dolaşıyormuş gibi davranan, arada bir belirti belirtileri gösterdi. Işıktan yapılmış uçan bir kediydi.
Hacker, aradaki ilişkinin ışık dalgalarının konumu ile ilgisi olduğunu söyledi. Atomdan baktıktan sonra, ışık bir dalga olarak uzayda hareket etmeye devam etti: tepe ve vadi, tepe ve vadi.
Ancak Hacker Live Science'a verdiği demeçte, ışık dalgasının herhangi bir anda bir tepenin tepesine ulaştığı veya bir vadiye inip inmediği belirsizleşti.
Işık, her biri diğerinin ayna görüntüsü olan en az iki farklı dalgaya sahipmiş gibi davranıyordu.
(Gerçekte, ışığın daha da olası şekilleri olabilir: Dalgasının her zaman bir "tepenin" tepesi ile bir "vadinin" dibi arasındaki her noktayı işgal etme şansı vardı. Ancak iki ayna görüntüsü dalgası, iki büyük olasılıkla belirsiz durum.)
Araştırmacılar, yolda, hareketli kedileri bir yerden diğerine gönderme yeteneğinin kuantum ağı için yararlı olabileceğini söylediler. Bunun nedeni, kuantum ağının muhtemelen kuantum bilgisayarlar arasında ileri geri ışık göndermeye bağlı olacağıdır, dedi Hacker elektrikten ziyade.
"Gönderilmesi en kolay şey tek fotonlar olurdu, ancak kaybolduklarında taşınan bilgileri kaybolur." "Cat durumları, kuantum bilgilerini optik kaybı algılamaya ve düzeltmeye olanak verecek şekilde kodlayabilir. Her optik iletimde kayıplar olmasına rağmen, bilgiler mükemmel bir şekilde iletilebilir."
Bununla birlikte, yapılması gereken işler var. Araştırmacılar kedileri "deterministik olarak" yaratabildiler, yani bir kedinin deneylerini gerçekleştirdiklerinde ortaya çıktığı halde, kediler her zaman ışık alıcısına kısa yolculuktan hayatta kalmadılar. Optikler zor ve bazen oraya ulaşmadan önce ışık göz kırpıyordu.
Ayrıca, makul bir kişi bu ışık darbelerinin gerçekten Schrödinger'in kedileri olarak sayılıp sayılmadığını sorgulayabilir. Kesinlikle klasik nesnelerdir - yani büyük ölçekli nesnelerin deterministik yasalarına uyuyorlar - ancak araştırmacılar gazetede sadece dört fotondan oluşan bir ölçekte lazerin makroskopik ve kuantum ölçeğinin kenarında olduğunu kabul ettiler; ve böylece sadece en geniş tanımlamalar altında makroskopik oldukları söylenebilir.
Hacker, "Gerçekten de, az sayıda foton gerçek dünyadaki, makroskopik bir nesneye yakın bir şey değil." Dedi. "Kullandığımız gibi tutarlı optik darbelerin noktası, genliğin herhangi bir temel sınır olmaksızın sürekli olarak ölçeklendirilebilmesidir."
Başka bir deyişle, elbette, bunlar küçük kediler. Ancak, aynı temel fikrin dev Schrödinger kedikleri yapmak için kullanılamamasının bir nedeni yok.
Ancak araştırmacılar sonunda terimi kullanmakta kendilerine güveniyorlardı ve "optik uçan kedi devleti" nin bir halkası var.
