Φυσικοί δημιούργησαν μια κατάσταση γάτας του Schrödinger σε ασυνήθιστα υψηλές θερμοκρασίες και αυτό μπορεί να είναι ένα σημαντικό βήμα για την ανάπτυξη πρακτικών κβαντικών υπολογιστών.
Η κατάσταση γάτας του Schrödinger και η κβαντική υπέρθεση
Οι καταστάσεις γάτας του Schrödinger υπάρχουν σε δύο ξεχωριστές κβαντικές καταστάσεις ταυτόχρονα και πήραν το όνομά τους από το διάσημο πείραμα σκέψης του Erwin Schrödinger, στο οποίο μια γάτα είναι ταυτόχρονα ζωντανή και νεκρή.
Για να επιτευχθούν αυτές οι καταστάσεις, τα κβαντικά αντικείμενα συνήθως πρέπει να ψυχθούν στις χαμηλότερες δυνατές θερμοκρασίες, κοντά στο μηδενικό απόλυτο (μείον 459,67 βαθμούς Φαρενάιτ ή -273,15 βαθμούς Κελσίου).
Το νέο πείραμα και οι θερμοκρασίες που επιτεύχθηκαν
Ωστόσο, μια ομάδα επιστημόνων έχει δείξει τώρα ότι μπορεί να επιτευχθεί μια κατάσταση κβαντικής υπέρθεσης σε πολύ θερμότερες θερμοκρασίες από ό,τι στο παρελθόν. Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα ευρήματά τους στις 4 Απριλίου στο περιοδικό Science Advances.
«Ο Schrödinger υπολόγιζε και μια ζωντανή – δηλαδή «ζεστή» – γάτα στο πείραμά του», δήλωσε ο Gerhard Kirchmair, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Ίνσμπρουκ στην Αυστρία.
«Θέλαμε να δούμε αν αυτά τα κβαντικά φαινόμενα μπορούν να παραχθούν και χωρίς να ξεκινάμε από την -κρύα- κατάσταση μηδενικού».
Το πείραμα σκέψης και οι κβαντικοί κανόνες
Στο πείραμα σκέψης του Schrödinger, οι παράξενοι κανόνες του κβαντικού κόσμου απεικονίζονται μέσω της φαντασίας μιας γάτας τοποθετημένης μέσα σε μια αδιαφανή κουτί με ένα φιαλίδιο δηλητηρίου, το οποίο ενεργοποιείται από τη διάσπαση ενός ραδιοδραστικού στοιχείου – μια εντελώς τυχαία κβαντική διαδικασία.
Μέχρι να ανοίξει το κουτί και να παρατηρηθεί η γάτα, σύμφωνα με τον Schrödinger, οι κανόνες της κβαντικής μηχανικής απαιτούν η γάτα να είναι σε υπέρθεση καταστάσεων, ταυτόχρονα ζωντανή και νεκρή.
Η προώθηση του πειράματος σε θερμότερες θερμοκρασίες
Κανονικά, οι κβαντικές καταστάσεις αυτής της φύσης μπορούν να επιτευχθούν μόνο σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτό σημαίνει ότι τα qubits (κβαντικά bits) που βρίσκονται στους κβαντικούς υπολογιστές πρέπει να διατηρούνται σε κρύες κρυοστατιστικές συνθήκες προκειμένου να μην αποσυντεθούν και χάσουν τις πληροφορίες τους.
Ωστόσο, οι φυσικοί που βρίσκονται πίσω από τη νέα έρευνα τοποθέτησαν ένα qubit μέσα σε έναν κλίβανο μικροκυμάτων. Με λίγη προσεκτική ρύθμιση, κατάφεραν να οδηγήσουν το qubit σε μια κατάσταση υπέρθεσης σε θερμοκρασία 1,8 βαθμών Κελσίου (μείον 456,43 Φαρενάιτ ή -271,35 Κελσίου). Αυτή η θερμοκρασία είναι ακόμα πολύ κρύα, αλλά είναι 60 φορές θερμότερη από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος μέσα στην κοιλότητα.
Η σημασία της θερμοκρασίας για τα κβαντικά φαινόμενα
«Πολλοί από τους συναδέλφους μας εξεπλάγησαν όταν τους είπαμε για τα αποτελέσματά μας, επειδή συνήθως θεωρούμε ότι η θερμοκρασία καταστρέφει τα κβαντικά φαινόμενα», δήλωσε ο Thomas Agrenius, διδακτορικός φοιτητής στο Ινστιτούτο Φωτονικής Επιστημών στη Βαρκελώνη.
«Οι μετρήσεις μας επιβεβαιώνουν ότι η κβαντική αλληλεπίδραση μπορεί να διατηρηθεί ακόμη και σε υψηλότερες θερμοκρασίες».
Μια νέα προοπτική για την κβαντική υπολογιστική τεχνολογία
Ενώ πιθανότατα η επιτυχία αυτή δεν θα έχει άμεσο πρακτικό αντίκτυπο, τα ευρήματα των επιστημόνων θα μπορούσαν μια μέρα να απελευθερώσουν την κβαντική υπολογιστική τεχνολογία από την αναγκαιότητα να αποθηκεύονται σε εξαιρετικά ψυχρά περιβάλλοντα – ειδικά εάν οι ερευνητές καταφέρουν να ανεβάσουν περαιτέρω τις θερμοκρασίες στις οποίες μπορεί να επιτευχθεί η υπέρθεση.
«Η εργασία μας αποκαλύπτει ότι είναι δυνατό να παρατηρήσουμε και να χρησιμοποιήσουμε κβαντικά φαινόμενα ακόμη και σε λιγότερο ιδανικές, θερμότερες συνθήκες», δήλωσε ο Kirchmair.
«Εάν μπορούμε να δημιουργήσουμε τις απαραίτητες αλληλεπιδράσεις σε ένα σύστημα, η θερμοκρασία τελικά δεν έχει σημασία».
VIA: FoxReport.gr
