Sciencemag.cz
Doporučujeme
Dosud největšími systémy připravenými v kvantové superpozici byly skupiny atomů a molekul (které pak mohou fungovat jako qubity, např.). Na švýcarském ETH nyní Yiwen Chu s kolegy dokázali sestavil mnohem větší systém, malý krystal nacházející se v superpozici dvou oscilačních stavů.
V původním uspořádání rozhoduje o životě kočky rozpad radioaktivního atomu. Zde je namísto tohoto atomu supravodivý obvod, který může nabývat logických stavů 0 nebo 1 nebo superpozice obou z nich. Kočce odpovídá oscilující krystal. Vrstva piezoelektrického materiálu mezi obvodem a krystalem vytváří elektrické pole, jehož následkem oscilace krystalu mění tvar. Toto elektrické pole může být spojeno s elektrickým polem qubitu, a tudíž superpoziční stav qubitu může být přenesen na krystal.
Výsledkem je, že krystal nyní může oscilovat ve dvou směrech současně, tyto dva směry odpovídají živé a mrtvé kočce. 16 mikrogramů je hmotností někde uprostřed mezi kočkou a systémy atomů a molekul, kde byla superpozice zatím zkoumána.
Aby oscilační stavy opravdu odpovídaly živomrtvé kočce, měly by být makroskopicky rozlišitelné, měly by se tedy od sebe lišit více, než za co odpovídají tepelné/kvantové fluktuace, praví průvodní tisková zpráva. Což ale má být splněno a potvrdilo se měřením prostorové separace obou stavů pomocí supravodivého qubitu.
Studie publikovaná v Science by měla usnadnit konstrukci odolnějších kvantových bitů a nějak posunout řešení záhady, proč superpozice nepozorujeme v makrosvětě. (Poznámka: no ale vlastně ani v mikrosvětě, protože když se na superpozici, ať už kočku či qubit podíváme, tak zkolabuje…) Cílem je tedy konstruovat ještě větší superpozice. A za druhé: v elektronice probíhá miniaturizace, takže když se řekne, že qubit představuje atom, molekula, iont nebo dokonce foton, je to zdánlivě žádoucí. Není, protože takový objekt je extrémně citlivý na vnější šum a špatně se s ním pracuje. Hmotnější qubity by byly stabilnější, šlo by je lépe řídit, vydržely by delší výpočet atd.
Hmotnější systémy v superpozicích by se také mohly uplatnit jako součást detektorů pro měření gravitačních vln, detekci temné hmoty apod.
Marius Bild et al, Schrödinger cat states of a 16-microgram mechanical oscillator, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adf7553
Zdroj: ETH Curych / Phys.org
