Lihonneita kvantikissoja

ETH 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: