Российские ученые размножили котов Шредингера

Физики из Российского квантового центра (РКЦ) провели исследования, позволяющие нащупать границы между классическим и квантовым мирами. Ученые реализовали метод создания квантовых состояний суперпозиции с параметрами, которые потенциально могут выходить за пределы микромира.

Еще в 1935 году один из создателей квантовой механики Эрвин Шредингер описал мысленный эксперимент, продемонстрировавший радикальные различия между привычным нам миром и микроскопическим, подчиняющимся законам квантовой физики. В этом эксперименте в стальной камере был заперт, скрытый от наблюдателя, кот. Причем, кот находился в суперпозиции двух состояний - был одновременно и мертвым, и живым. Шредингер показал, как необычно могут выглядеть квантовые эффекты применительно к макроскопическим системам.

В статье, вышедшей в Nature Photonics, говорится, в частности, что "суперпозиции макроскопически различных квантовых состояний в знаменитом эксперименте Эрвина Шредингера, представляют собой воплощение квантовой "странности". Сегодня мысленный эксперимент Шредингера уже не кажется настолько парадоксальным, так как развитие квантовых технологий позволило создать еще более сложные состояния.

- Граница между классическим миром и квантовым - один из важнейших вопросов физики, - сказал руководитель лаборатории квантовой оптики РКЦ, профессор университета Калгари Александр Львовский. - Могут ли квантовые свойства при идеальных условиях наблюдаться у макроскопических объектов? Возможно, такой границы нет. Теория не дает ответа на этот вопрос. Необходим инструмент, чтобы нащупать эту границу.

Таким инструментом стало состояние суперпозиции двух состояний физического объекта с противоположными свойствами - физический аналог кота Шредингера. Например, в оптике это суперпозиция двух когерентных волн с противоположными амплитудами. Идею исследования предложила группа профессора Тимоти Ральфа из университета Квинсленда2003 году.

В лаборатории Львовского была реализована процедура "выращивания" состояний, которые позволяют получать оптических "котов Шредингера" сколь угодно высокой амплитуды. Группа Львовского смогла получить несколько тысяч таких "котов", увеличив среднее число фотонов с 1,3 до 3,4.

- Новых "котов" можно опять соединять на светоделителе и получать ещё большую энергию. В итоге, раздвигая границы квантового мира, можно выяснить, есть ли у него предел, - отмечает первый автор исследования Демид Сычёв.

Создание макроскопических "котов Шредингера" имеет значение не только для развития фундаментальной науки. Результаты исследования могут быть использованы в квантовых технологиях связи и в квантовых вычислениях.