Физики клонировали кошку Шредингера.
Новости
Дополнения
Библиотека
История
Творчество
Реальность
Архив
Форум
Гостевая
Ссылки
Сайт родился
15/01/2003
"Кошкой Шредингера" в физике называется умозрительное животное, использованное в свое время Эрвином Шредингером для иллюстрации особенностей квантовой теории, которые кажутся совершенно непривычными с точки зрения нашей обыденной логики и свойств известных нам макрообъектов. Пресловутая кошка могла, по Шредингеру, быть и живой и мертвой одновременно. Теперь становится возможным с помощью уже существующих технологий перевести в квантовомеханическое состояние макрообъект - достаточно большой, чтобы его можно было наблюдать в обычный оптический микроскоп. Этот объект будет находиться в двух различных местах одновременно. Квантовые чудеса микромира в более характерных для нас пространственно- временных масштабах не проявляются из-за действия эффекта декогерентности. Ученые уже смирились с тем, что подобные странные свойства характерны для микрообъектов, однако предполагалось, что в знакомом нам повседневном мире квантовые эффекты не проявляется, и мы видим каждый объект находящимся на своем собственном, строго определенном месте. Однако вскоре, возможно, будет поставлен эксперимент, позволяющий наблюдать эффект нахождения объекта одновременно в двух местах - причем объект этот будет немыслимо крупным по квантовым меркам и вполне различимым в обычный оптический микроскоп. Группа физиков опубликовала описание технологии перевода макрообъекта, размером если не с кота, то уж, по крайней мере, с бактерию, в это неопределенное квантово-механическое состояние. По их мнению, крошечное зеркало может находиться в двух местах одновременно. Выяснилось, однако, что странный квантово- механический мир можно воспроизвести и в более привычных нам масштабах. Физик из Оксфордского университета Вильям Маршалл (William Marshall) и его коллеги предложили методику обхода эффекта декогерентности и получения квантовой суперпозиции состояний в объектах, состоящих из сотен триллионов атомов, т.е. в миллиарды раз больших, чем прежде. Предложение британских физиков по воспроизведению квантовых эффектов в макромире - не первое, однако, в отличие от других, его вполне можно реализовать с помощью современных технологий. Например, площадь необходимых для эксперимента Маршалла зеркал может достигать нескольких десятитысячных квадратного миллиметра - это вполне сравнимо с размерами бактерий, хорошо различимых в обычный оптический микроскоп. Идея эксперимента такова. Микрозеркало, расположенное на крошечном кронштейне, «захватывает» характерный микрообъект - единичный фотон света в состоянии квантовой суперпозиции. Фотон носится взад-вперед между микрозеркалом и зеркалом гораздо более крупным; в результате микрозеркало на кронштейне начинает осциллировать. В нормальных условиях эти осцилляции невозможно выделить среди шумов, обусловленных различными внешними влияниями, поэтому проводить эксперимент необходимо в глубочайшем вакууме и при температурах не выше двухтысячных Кельвина. В предложенном эксперименте пучок фотонов расщепляется полупрозрачным зеркалом так, что часть их отражается, а часть проходит сквозь зеркало. Каждый фотон может пойти по одному из двух путей или по обоим сразу - если он двигался по обоим маршрутам сразу, то находился бы в состоянии квантовой суперпозиции. В результате такой фотон может интерферировать с самим собой, передавая свою суперпозицию микрозеркалу, так что оно оказывается как бы находящимся одновременно в двух пространственных позициях. Как только это происходит, самоинтерференция фотона на самом себе прекращается. По расчетам ученых получается, что такая система будет циклически переходить из состояния суперпозиции фотонов (в этом случае регистрируется интерференционная картина) в суперпозицию микрозеркала (интерференция фотона отсутствует).
Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters (Marshall, W., Simon, C., Penrose, R. & Bouwmeester, D. Towards quantum superpositions of a mirror. Physical Review Letters, 91, 130401, doi:10.1103/PhysRevLett.91.130401 (2003).