Ученым удалось впервые создать состояние суперпозиции для двух тысяч атомов, поддерживая его в течение семи миллисекунд.
Квантовая теория характеризуется принципом суперпозиции, который является следствием уравнения Шредингера — одного из основополагающих уравнений квантовой механики. Этот принцип утверждает, что квантовые системы могут находиться не только в двух противоположных состояниях, условно обозначенных как «0» и «1», но и в состоянии, представляющем собой их комбинацию.
Изучение этого принципа было наиболее эффективным при использовании элементарных частиц, таких как фотоны, электроны и нейтроны. После этого ученые провели схожие эксперименты с атомами и выяснили, что они также способны находиться в состоянии суперпозиции. Гораздо сложнее оказалось создание суперпозиции для молекул. Ранее ученым уже удавалось добиться подобного результата с соединением, имеющим молекулярную массу в несколько сотен дальтон.
Новый рекорд поставили ученые из Венского университета. Им удалось применить принцип суперпозиции к молекуле массой в 25 тысяч дальтон. Она имеет формулу C707H260F908N16S53Zn4 и состоит более чем из 40 тысяч протонов, нейтронов и электронов.
Для обеспечения стабильности данной молекулы исследователи применили особые методы синтеза. После этого они создали ультратонкий «луч» из этих молекул в условиях сверхвысокого вакуума. В Вене был разработан специальный интерферометр, превышающий два метра в длину, для анализа полученных соединений. Авторы утверждают, что результаты, полученные в ходе эксперимента, находятся в полном соответствии с принципами квантовой теории.
Молекулы сохраняли состояние суперпозиции на протяжении более семи миллисекунд, что достаточно для определения его как стабильного. Ученые утверждают, что их работа открывает возможности для развития нескольких альтернативных квантовых теорий, способных в будущем объединить принципы макро- и квантового уровней.