گربه کوانتومی همه را شگفت‌زده کرد

خبر آنلاین_تینا مزدکی: دانشمندان برای نخستین بار موفق شدند نسخه‌ای از آزمایش معروف «گربه‌ی شرودینگر» را با استفاده از ذرات کوانتومی در شرایط غیرسرد بازسازی کنند، اتفاقی که می‌تواند تحولی مهم در درک ما از مکانیک کوانتومی ایجاد کند.

در آزمایش فکری معروف «گربه‌ی شرودینگر» که در سال ۱۹۲۹ توسط فیزیکدان اتریشی، اروین شرودینگر، مطرح شد، یک گربه فرضی در جعبه‌ای بسته با ماده‌ای سمی قرار دارد. تا زمانی که در جعبه باز نشود، گربه هم‌زمان هم زنده و هم مرده است؛ اما به محض مشاهده، یکی از این دو حالت واقعی می‌شود. این مفهوم به یکی از بنیادی‌ترین ویژگی‌های دنیای کوانتومی اشاره دارد: اصل برهم‌نهی کوانتومی(Superposition)، که در آن یک ذره می‌تواند هم‌زمان در چندین حالت مختلف وجود داشته باشد.

پیش‌تر آزمایش‌هایی برای بازآفرینی این پدیده انجام شده بود، اما همه‌ی آن‌ها نیازمند سرد کردن ذرات تا نزدیک صفر مطلق بودند تا بتوان به «حالت پایه» (ground state) رسید؛ حالتی با کمترین انرژی ممکن. این شرایط برای کنترل دقیق‌تر رفتار کوانتومی ضروری تلقی می‌شد، اما اکنون، پژوهشگران نشان داده‌اند که حتی ذرات «داغ» نیز می‌توانند وارد حالت گربه‌ی شرودینگر شوند.

تیمی به سرپرستی دکتر گرهارد کرک‌مایر از دانشگاه اینسبروک اتریش، موفق شد حالت گربه‌ی شرودینگر را با استفاده از کیوبیت‌های ترانسمون (ترکیبی از کیوبیت و ابررسانا) در دمای ۱٫۸ کلوین ایجاد کند. این دما هنوز بسیار پایین است، اما در مقایسه با صفر مطلق، دمای نسبتاً بالایی محسوب می‌شود. کرک‌مایر در بیانیه‌ای گفت:«شرودینگر در آزمایش فکری‌اش از یک گربه‌ی زنده—یعنی داغ—حرف زده بود. ما می‌خواستیم بدانیم آیا این اثرات کوانتومی بدون شروع از حالت پایه نیز قابل ایجاد هستند.»

بر اساس نتایج منتشرشده در Science Advances، این آزمایش موفقیت‌آمیز بوده است. پروتکل‌هایی که پیش‌تر فقط در دماهای پایین قابل اجرا بودند، حالا نیز عملکرد مشابهی داشتند. اگرچه نویز حرارتی باعث کاهش وضوح حالت‌ها شده بود، اما با فیلترسازی و کنترل دقیق، حالت‌های کوانتومی همچنان قابل شناسایی بودند.

پژوهشگران در مقالهٔ خود نوشتند:«حالت‌های داغ گربه‌ی شرودینگر در اصل قابل تحقق‌اند. این موضوع به‌ویژه برای سیستم‌هایی اهمیت دارد که در آن‌ها هنوز امکان سردسازی تا حالت پایه وجود ندارد، اما زمان پیش‌بینی‌پذیری طولانی حاصل شده است.» این دستاورد نه‌تنها مرزهای آزمایش‌های کوانتومی را گسترش می‌دهد، بلکه ممکن است در آینده زمینه را برای توسعهٔ فناوری‌های کوانتومی در شرایط واقعی‌تر (بدون نیاز به دماهای فراسرد) فراهم کند.