Физики приблизились к созданию кота Шредингера

Международный коллектив физиков разработал установку, которая способна удерживать на лету наночастицы алмазов при помощи луча лазера и при этом заставлять их светиться, что позволит использовать такие камни для создания своеобразного аналога знаменитого кота Шредингера.

"Мы показали, что мы можем управлять состоянием спина электрона в атоме азота внутри таких левитирующих алмазов. Если мы сможем полностью остановить колебания самого алмаза, то это позволит нам одновременно "тянуть" спин электрона вверх и вниз, что заставит алмаз находиться сразу в двух местах одновременно. Подобный любопытный феномен, который мы называем макроскопической версией кота Шредингера, крайне интересен для изучения", - заявил Леви Нойкирх из университета Рочестера (США).

Кот Шредингера является "участником" мысленного эксперимента, который был предложен австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1935 году, в ходе которого в закрытый ящик помещаются кот и механизм, открывающий емкость с ядом при распаде радиоактивного атома (которое может случиться или не случиться). В соответствии с принципами квантовой физики кот является одновременно и живым, и мертвым. Отсюда берет свое начало термин "квантовая запутанность".

Нойкирх и его коллеги очень близко подошли к осуществлению подобного эксперимента, экспериментируя с наноалмазами, внутри которых есть необычный дефект – единичное вкрапление в виде атома азота. Сегодня такие драгоценные камни широко используются в экспериментах по созданию квантовых компьютеров, так как спином электронов в них довольно легко оперировать.

Ранее физики из Рочестера заметили, что подобные алмазы можно заставить парить в воздухе при помощи лазерного луча. Это было не совсем то, что хотели получить ученые – они пытались оградить наночастицу от любых механических взаимодействий с окружающей средой, в том числе от столкновений с молекулами воздуха.

В новой порции экспериментов группа Нойкирха смогла заставить созданную ими "лазерную клетку" работать в условиях вакуума и научилась "тормозить" колебания алмаза внутри нее до такой степени, что его движениями будут управлять только законы квантовой физики. Это делает возможным не только создание аналога кота Шредингера, но и дает ученым возможность управлять состоянием квантовых систем при помощи механического воздействия на них.

Главной проблемой в этих экспериментах было то, что алмазы разрушались при попадании в вакуум буквально через доли секунды после начала эксперимента. Авторы статьи попытались решить ее простым способом - они "обернули" наночастицы в оболочку из кремния, что, однако, не уберегло их от испарения.

Пока физики не знают, как заставить драгоценные камни не самоуничтожаться при попадании в вакуум, однако они уверены, что им удастся справиться с этой задачей в ближайшие недели и месяцы, и создать первого "алмазного" и макроскопического кота Шредингера на Земле.