Lihonneita kvantikissoja

04.05.2023

ETH-Zurich-lihava-schrodinger-kissa-450-t.jpgETH Zürichin tutkijat ovat luoneet tähän mennessä painavimman Schrödinger-kissan asettamalla kiteen kahden värähtelytilan superpositioon.

Erwin Schrödinger keksi kissaeläimen, joka voi olla elossa ja kuollut samaan aikaan ajatuskokeessaan vuonna 1935. Sen ilmeinen ristiriita on kuitenkin saanut tutkijat yrittämään toteuttaa vastaavia tilanteita laboratoriossa.

Tähän mennessä he ovat onnistuneet käyttämällä esimerkiksi atomeja tai molekyylejä kvanttimekaanisessa superpositiotilassa, jotka ovat kahdessa paikassa samaan aikaan.

ETH:n Solid State Physicsin laboratorion professorin Yiwen Chun johtama tutkijaryhmä on nyt luonut huomattavasti raskaamman Schrödingerin kissan asettamalla pienen kiteen kahden värähtelytilan superpositioon. Heidän tulokset voivat johtaa vahvempiin kvanttibitteihin ja valaista sitä mysteeriä, miksi kvanttisuperpositioita ei havaita makroskooppisessa maailmassa.

Kissakokeiden sijaan Chu ja hänen työtoverinsa onnistuivat luomaan niin sanotun kissatilan käyttämällä värähtelevää kidettä. Teknisesti kide voi värähdellä kahteen suuntaan samanaikaisesti. Nämä kaksi suuntaa edustavat kissan "elävää" tai "kuollutta" tilaa. "Asettamalla kiteen kaksi värähtelytilaa superpositioon, olemme luoneet tehokkaasti 16 mikrogrammaa painavan Schrödingerin kissan", selittää Chu.

Se on suunnilleen hienon hiekanjyvän massa eikä lähelläkään kissan massaa, mutta silti useita miljardeja kertoja raskaampaa kuin atomi tai molekyyli, mikä tekee siitä tähän mennessä lihavimman kvanttikissan.

Jatkossa Chu haluaisi kasvattaa kidekissansa massarajoja entisestään. "Tämä on mielenkiintoista, koska sen avulla voimme paremmin ymmärtää syyn kvanttiefektien katoamiseen oikeiden kissojen makroskooppisessa maailmassa", hän sanoo.

Tämän melko akateemisen kiinnostuksen lisäksi kvanttiteknologioissa on myös potentiaalisia sovelluksia. Esimerkiksi kvantti-informaation tallennuksesta kubitteihin voitaisiin tehdä vankempaa käyttämällä kiteenä valtavasta määrästä atomeja koostuvia kissatiloja sen sijaan, että luotaisiin yksittäisiin atomeihin tai ioneihin, kuten nykyään tehdään.

Myös superpositiotilassa olevien massiivisten esineiden äärimmäistä herkkyyttä ulkoiselle kohinalle voitaisiin hyödyntää pienten häiriöiden, kuten gravitaatioaaltojen, tarkkoihin mittauksiin tai pimeän aineen havaitsemiseen.

Aiheesta aiemmin:

Lentäviä optisia kissoja kvanttiviestintään
16.10.2026Kvanttispinit siirtävät senttimetrin kokoista kohdetta
15.10.2026Pieniä spinejä, suuria kvanttiefektejä
15.10.2026Raskaat fermionit ilmestyvät atomikerroksen rajapinnalle
15.10.2026Matemaattisen tarkasti räätälöitäviä magneettikenttiä
15.10.2026Kivihiilen nanopisteet tehostavat 2D-elektroniikkaa
14.10.2026Multiferroisuutta van der Waals materiaaleilla
14.10.2026Venyvä kvanttipistenäyttö säilyttää kuvan laadun
13.10.2026Kohti omat virheensä korjaavia kvanttitietokoneita
13.10.2026Valon hallinta valolla värjättyjen nestekiteiden avulla
12.10.2026Atomeilla aurinkokennot yli perinteisten rajojen

Siirry arkistoon »