Naučnici su ovih dana prvi put u istoriji slabim, ali postojanim merenjima uspeli ispitati delikatno kvantno stanje, a da ga nisu uništili. Popularno govoreći, uspeli su zaviriti u kutiju i pogledati slavnu ikonu kvantne mehanike Schrödingerovu mačku, i videli je i živu i mrtvu.

U kvantnom mikrosvetu tela imaju neobično svojstvo da mogu istovremeno postojati u više stanja odjednom, što se zove superpozicija. Naime, prema kvantnom principu neodređenosti objektima je nemoguće istovremeno precizno izmeriti i položaj i impuls – oni tek sa određenom verovatnošću postoje na nekom mestu i poseduju neki impuls. Tek kada naučnici pokušaju obaviti merenja, neko određeno stanje iskristališe se kao stvarnost.

Fizičar Erwin Schrödinger ova je neobična kvantna svojstva superpozicije ilustrovao zamišljenom mačkom u kutiji čija sudbina zavisi od radioaktivnog atoma. U tom eksperimentu postoji čelična kutija u koju stavite mačku i bočicu koja sadrži vrlo male količine radioaktivnog materijala tako da je verovatnoća da će za vreme izvođenja eksperimenta od recimo sat vremena doći do raspada u kojem će biti izbačena jedna čestica – 50 posto. U kutiju spremite i Geigerov brojač koji može otkriti je li došlo do raspada. Geigerov brojač povežete s čekićem koji će, u slučaju da uređaj otkrije zračenje, udariti u bočicu s cijanidom koja se takođe nalazi u kutiji. Ako se to dogodi, mačka će uginuti. Prema fizičkim zakonima ne znamo je li se raspad dogodio ili nije (jer je celi događaj na nivou statistike sa verovatnošću od 50 posto). Kvantno-mehanički možemo reći da je mačka u tzv. superponiranom stanju između života i smrti. Šta se stvarno dogodilo, saznali bismo tek kada bismo otvorili kutiju.

U novom istraživanju tim s University of California u Berkeleyu uspeo je nešto što se donedavno smatralo gotovo nemogućim – zaviriti u kutiju i videti je li mačka živa ili mrtva. Naučnici su svoje istraživanje započeli pomoću superprovodljivog kruga koji se obično koristi kao kubit u kvantnim računarima postavivši ga u superpoziciju izmjenjujući mu stanje između 1 i 0 tako da je iznova i iznova bio u svim mogućim mešavinama stanja. Tim je potom izmerio frekvenciju oscilacije. Takvo je merenje uvek slabije od određivanja je li bit poprimio vrednost 1 ili 0 pa su autori eksperimenta mislili da bi ga mogli obaviti, a da kubit ne prisile da poprimi neko konačno stanje – 1 ili 0. Međutim, naišli su na određene probleme. Naime, iako je merenje bilo dovoljno nežno da ne uništi kvantnu superpoziciju, ono je ipak nasumično promenilo brzinu oscilacije. No tim je uspeo vrlo brzo obaviti merenja i u sistem ubaciti jednake, ali suprotne promene kako bi ga stabilizovao i kubitu vratio frekvenciju koju bi imao da merenja nisu ni obavljana. Stabilnost kubita osigurana je u trajanju od samo stotinke sekunde, no eksperiment je ipak potvrdio da je takvo nešto moguće.

'Ovaj eksperiment pokazuje da smo gotovo na cilju', rekao je jedan od autora studije R. Vijay i dodao da bi se ovakve kontrole mogle koristiti u kvantnim računarima u slučaju da dođe do kolapsa kubita.

Rezultati bi trebali olakšati upravljanje sistemima kao što su kvantni računari koji koriste neobična svojstva kvantnog sveta. Teoretski, superpozicija bi trebala omogućiti da kvantni računari obavljaju kalkulacije mnogo brže zadržavajući informacije u kvantnim bitovima. Za razliku od običnih bitova, kubiti ne poprimaju samo vrednosti 1 i 0, već postoje u brojnim stanjima koja su mešavina oba. Tačno određenu vrednost 1 ili 0 poprimaju tek kada se izmere. No mogućnost da se superpozicija uništi jednostavnim promatranjem sistem čini vrlo krhkim, što je jedna od prepreka u razvoju kvantnih računara. Novi rezultati mogli bi biti važan korak u rešavanju ovog problema.

 

Izvor: tportal.hr