دانشمندان سنگین‌ترین نمونه گربه شرودینگر را در وضعیت برهم‌نهی کوانتومی قرار دادند

یک کریستال کوچک که وزن آن اندکی بیشتر از یک دانه شن است، به سنگین‌ترین نمونه استعاری گربه شرودینگر تبدیل شده که تا‌به‌حال در وضعیت برهم‌نهی کوانتومی قرار گرفته است. احتمالاً اگر خود شرودینگر زنده بود، متعجب می‌شد که محققان چگونه چنین ماده بزرگی را در این وضعیت قرار داده‌اند.

دانشمندان مؤسسه فناوری فدرال سوئیس (ETH) یک رزوناتور یا ارتعاش‌دهنده مکانیکی را در کنار نوعی مدار ابررسانا قرار دادند که معمولاً در رایانش کوانتومی برای شبیه‌سازی آزمایش مشهور گربه شرودینگر استفاده می‌شود.

آن‌ها در این آزمایش از یک رزوناتور موج آکوستیک یا HBAR با وزن 16.2 میکروگرم به‌عنوان گربه شرودینگر بهره گرفتند. همچنین از یک «ترنسمون» یا نوعی مدار ابررسانا استفاده شد تا به‌عنوان منبع توان، حسگر و ایجادکننده حالت برهم‌نهی در این سیستم عمل کند. دانشمندان با اتصال این دو به یکدیگر، HBAR را به حرکت درآوردند تا نوسانات آن در یک لحظه در دو حالت پدیدار شود. سپس اطلاعات این پدیده به ترنسمون برگردانده می‌شد.

وضعیت برهم‌نهی هیچ معادلی در تجربه‌های روزمره ما ندارد. اگر یک توپ را از روی زمین بلند و بعد آن را رها کنید، حتی اگر چشمان خود را ببندید، می‌توانید وضعیت نهایی آن را روی زمین پیش‌بینی کنید. اما در دنیای فیزیک کوانتوم تا زمانی که توپ را در حالت ایستا روی زمین نبینید، مشخصه‌هایی مثل موقعیت، چرخش و تکانه وجود معناداری ندارند.

آزمایش کوانتومی گربه شرودینگر چیست؟

اروین شرودینگر در همین زمینه آزمایشی را طراحی کرد که در آن گربه‌ای درون یک جعبه قرار داده می‌شود. درون این جعبه همچنین یک شیشه سم وجود دارد که یک چکش می‌تواند آن را بشکند، سم را رها سازد و باعث مرگ گربه شود. با توجه به اینکه همه این اشیا داخل جعبه قرار دارند و ناظر نمی‌تواند آن‌ها را ببیند، براساس تفسیر کپنهاگی فیزیک کوانتوم، این سیستم می‌تواند تا قبل از مشاهده ناظر در تمامی حالات وجود داشته باشد.

اگرچه دهه‌ها از تحقیق در‌زمینه کوانتوم می‌گذرد، اما هنوز سؤال‌هایی دراین‌باره که حضور ماده در وضعیت برهم‌نهی به چه معناست، وجود دارد. نتایج این پژوهش در مجله Science منتشر شده است.