A kvantumfizikusoknak végre sikerült megmenteniük Schrödinger macskáját

Azt már elég régóta tudni lehet, hogy a részecskék kvantumszinten elég kiszámíthatatlanok: több helyen, különféle állapotokban lehetnek, de amint megmérik őket, ez a helyzet rögtön megszűnik. Éppen emiatt rendkívül nehéz a kvantumrendszerekkel dolgozni, egy kutatócsoportnak azonban most nemcsak megjósolni sikerült a méréskor fellépő kvantumugrást, hanem vissza is tudták fordítani azt – írja a Science Alert.

A helyzet megértéséhez érdemes előszedni kicsit a méltán híres Schrödinger macskája gondolatkísérletet, melynek lényege röviden a következő:

• adott egy képzeletbeli macska egy zárt dobozban, amibe nem lehet belelátni;
• a macska mellett van egy darab radioaktív anyag, egy Geiger–Müller-számláló és egy hidrogén-cianidos üvegcse;
• ha a Geiger–Müller-számláló észleli egy atom lebomlását, akkor egy kalapáccsal lesújt az üvegcsére, ami megöli a macskát.

A gondolatkísérlet lényege, hogy a macska egészen addig lehet élő és halott is, míg ki nem nyitjuk a dobozt, akkor viszont egyértelműen kiderül, hogy melyik a kettő közül. Kvantumszinten nagyjából ugyanez a dilemma áll fenn az ún. kvantum-szuperpozícióval, amelynél a részecskék egészen addig több állapotban léteznek, amíg meg nem figyeljük őket.

A mérés után a részecskék hullámfüggvénye összeomlik, és azonnal egy adott állapotba kerülnek, ezt a folyamatot pedig a kvantumfizikusok kvantumugrásnak nevezik. A Yale Egyetem kutatóinak most ezt a kvantumugrást sikerült megjósolni, sőt, manipulálni is a kvantumszámítógépeknél is használt mesterséges atomok, a qubitek segítségével, amivel szavaikkal élve

A Nature szaklapban publikált tanulmányban a kutatócsoport arra volt kíváncsi, hogy van-e bármilyen jele annak, hogy egy részecske kvantumugrást fog végrehajtani. Ehhez egy alumíniumból készült dobozba zárt szupervezető qubitet figyeltek meg, amit három mikrohullámú generátorral sugároztak be.

A kutatás során kiderült, hogy a fotonok jelenlétéből előre meg lehet mondani, hogy mikor fog bekövetkezni a kvantumugrás, ami a kutatók szerint nem is igazán ugrásnak, hanem inkább állapotváltozásnak mondható. Pont emiatt egy tökéletesen időzített sugárlökettel vissza is lehet fordítani a közelgő ugrásokat, amik egyébként konzisztensen ugyanúgy következnek be.

Hosszú távon persze egyelőre nem túl megbízható a technológia, arról például fogalma sincs a kutatóknak, hogy öt perc, vagy öt óra múlva fog megtörténni a kvantumugrás. Mindenesetre abban már most biztosak, hogy ha rendesen figyelik a részecskéket, akkor észlelhető a dolog, és megfelelő beavatkozással el is lehet kerülni.

A kvantumszámítógépek működéséről és jelentőségéről korábban ebben a cikkben írtunk részletesen. Arról pedig, hogy Schrödinger eredetileg viccnek szánta a macskát, itt: