Немецкие исследователи при помощи света и атомов достигли состояния «кота Шрёдингера», неоднократно воспроизводя суперпозицию.
Известный мысленный эксперимент получил новую интерпретацию. В 1935 году Эрвин Шредингер предложил эксперимент, демонстрирующий парадоксальную природу квантовой физики. Сейчас группа под руководством Герхарда Ремпе, директора кафедры квантовой динамики Института квантовой оптики общества Макса Планка, смогла осуществить оптическую версию эксперимента Шредингера в лаборатории. В роли кота выступили импульсы лазерного света. Результаты исследования открывают новые возможности для контроля оптических состояний, что может быть использовано в квантовых коммуникациях. описано в статье журнала Nature Photonics.
Шредингер считал, что микроскопическая частица, например атом, может находиться одновременно в двух состояниях. Такое явление называется суперпозицией. Более того, взаимодействие такой частицы с макроскопическим объектом может привести к тому, что и макроскопический объект придёт в состояние суперпозиции. предложил«В качестве примера можно привести кота, способного быть одновременно живым и мертвым в зависимости от того, распался радиоактивный атом или нет — эта идея находится в прямом противоречии с повседневным опытом», — говорит профессор Ремпе.
Чтобы провести этот мысленный эксперимент, физики лаборатории применили разные модели. В работе использована схема, предложенная Вангом и Дуаном в 2005 году. В ней роль кота выполняет суперпозиция двух состояний оптического импульса. Необходимые экспериментальные техники разработала группа Ремпе.
Участники проекта с самого начала сомневались в способности современных технологий генерировать и надежно регистрировать механически запутанные квантовые состояния. Главной проблемой являлось стремление свести к минимуму оптические потери эксперимента. достигнутоСпециалисты выполнили все измерения, чтобы подтвердить предсказание Шрёдингера. Эксперимент помог учёным исследовать область применения квантовой механики и создать новые методы квантовой связи.
Лаборатория Института общества Макса Планка в Гархинге оснащена оборудованием для проведения сложнейших экспериментов в квантовой оптике. Вакуумная камера и высокоточные лазеры используются для изолирования атома и манипулирования его состоянием. В центре установки — оптический резонатор, состоящий из двух зеркал, разделенных пятимиллиметровой щелью, где можно удерживать атом. Лазерный импульс направляется в резонатор, отражается и взаимодействует с атомом. Отраженный свет запутывается с атомом. Выполнив соответствующее измерение на атоме, оптический импульс может оказаться в состоянии. суперпозицииЭксперимент строится аналогично квантовому эксперименту с котом Шредингера. Характерной особенностью служит возможность детерминированного генерирования запутанных состояний. В каждом повторе эксперимента формируется «состояние кота».
Мы успешно сгенерировали состояния летящего оптического кота и продемонстрировали их соответствие предсказаниям квантовой механики. Эти данные подтверждают работоспособность нашего метода создания состояний кота, а также позволили изучить важные параметры, — подытоживает кандидат наук Стефан Вельте.