Sciencemag.cz
Doporučujeme
Známá Schrödingerova kočka je, jak známo, mrtvá i živá, nachází se „ve dvou stavech současně“. Superpozice více stavů byla dosud realizována pouze pro velmi malé objekty. Nicméně kvantová fyzika ve své standardní interpretaci nedává žádnou hranici, kdy je objekt dost velký na to, aby vlnová funkce musela zkolabovat ihned a objekt přešel do klasického, „normálního“ stavu. Naopak se daří připravovat v superpozici stále větší objekty, i když ke kočkám je zatím daleko.
Vědci z Vídeňské a Basilejské univerzity nyní v Nature Physics publikovali další rekord. Superpozice dosáhli pro molekuly obsahující více než 2 000 atomů, navíc i za běžných teplot. Podařilo se i nechat tyto molekuly interferovat spolu jako vlny – ve verzi známého dvojštěrbinového experimentu. Až dosud byla interference vlnových funkcí v dvojštěrbinovém experimentu prokázána pouze pro velmi malé molekuly (a pro neutrony a jednotlivé atomy, samozřejmě i pro fotony a elektrony). Nyní ale vědci toto dokázali s molekulou C707H260F908N16S53Zn4, která má hmotnost 25 000 atomových hmotnostních jednotek a obsahuje více než 40 000 protonů, neutronů a elektronů (dohromady). Bylo docela problém vůbec syntetizovat tak těžkou molekulu, navíc s vlastnostmi, které by umožnily provést experiment (tj. vysílat paprsek molekul ve vysokém vakuu) bez toho, aby se molekula rozpadla. K důkazu kvantové povahy objektů bylo také třeba speciálního interferometru.
Jedna třída modelů, které mají vysvětlit přechod od kvantového do normálního světa, předpokládá, že vlnová funkce nemusí zkolabovat pouze při procesu měření (interakcí), ale i samovolně. Rychlost kolapsu vlnové funkce by měla odpovídat druhé mocnině hmotnosti objektu. Experiment ukázal, že i velmi těžká částice si ale dokáže po nějakou dobu superpozici udržovat (minimálně 7 ms), což pro příslušné modely klade konkrétní omezení. (Nedá se říct, že by výsledky pokusu tyto modely vyvracely, ale určitě nesvědčí v jejich prospěch.) Kvantová mechanika si každopádně zachovává svoji platnost i v poměrně velkém měřítku. Autoři studie přímo předpokládají, že budoucí experimenty dokáží tuto hranici ještě dále posunout. Nejspíš to bude mít i závažné teoretické důsledky – a co se praxe týče, udržování relativně velkých objektů v superpozici by se mohlo hodit i při kvantovém počítání.
Yaakov Y. Fein et al. Quantum superposition of molecules beyond 25 kDa, Nature Physics (2019). DOI: 10.1038/s41567-019-0663-9
Zdroj: University of Vienna/Phys.org a další
