La fel ca în celebra pisică a lui Schrödinger, dar de data aceasta nu mai e vorba de o simplă alegere între viață și moarte.
Cercetătorii de la Oxford au creat o întreagă familie de suprapuneri cuantice care sfidează imaginația: stări sculptate în forme geometrice pe care fizica le considera imposibile până acum.
Iar acestea nu sunt simple experimente mentale – au fost realizate în laborator, pe un singur ion de stronțiu-88, prins în câmpuri electromagnetice. Totul a pornit de la o idee veche de aproape un secol: un obiect poate exista simultan în mai multe stări până când este măsurat.
Pisica lui Schrödinger era vie și moartă în același timp – o ilustrare menită să arate cât de absurdă pare mecanica cuantică. Însă acea suprapunere rămânea binară: una sau alta.
Echipa condusă de dr. Sebastian Saner, ale cărui rezultate au fost publicate în Physical Review X, a dus conceptul cu mult mai departe.
Au asamblat așa-numite componente „comprimate” – stări cuantice deja neconvenționale – și le-au combinat în moduri noi, generând suprapuneri care nu se mai limitează la două posibilități. Acestea pot lua aproape orice formă, spun cercetătorii.
Cum putem vizualiza stările cuantice invizibile?
Cum poți măsura ceva care, prin natura sa, se prăbușește într-o singură stare în momentul observației? Răspunsul e ingenios: tomografia de stare. Practic, echipa a construit și măsurat numeroase copii identice ale sistemului în etape diferite, reconstruind apoi suprapunerea completă.
Rezultatul a scos la iveală simetrii de rotație uimitoare și modele de interferență geometrică niciodată produse la acest nivel de complexitate.
Negativitatea Wigner propulsează viitorul calculatoarelor cuantice
Ceea ce face cu adevărat valoroase aceste stări este o proprietate numită negativitate Wigner.
Apare doar în stări cuantice de energie ridicată și este direct legată de avantajul calculatoarelor cuantice față de cele clasice: cu cât negativitatea e mai mare, cu atât e mai dificil de simulat în mod clasic starea respectivă.
Cu alte cuvinte, e exact ceea ce îi face pe cercetători să spere la salturi reale de performanță. Dar aplicațiile nu se opresc aici.
Tehnicile dezvoltate la Oxford pot fi extinse la circuite supraconductoare pentru calcul cuantic, nanoparticule, atomi cuplați la cavități optice sau chiar pensete optice folosite în medicină.
Mai profund însă, aceste suprapuneri geometrice ar putea oferi un instrument nou pentru a testa cum interacționează fizica cuantică cu gravitația – una dintre marile enigme nerezolvate ale științei moderne.
