Физики создали «горячие» состояния кота Шредингера
Квантовые суперпозиции больше не требуют температур, близких к абсолютному нулю. Ученые из Австрии впервые получили «горячие» состояния кота Шредингера при температурах, в десятки раз превышающих стандартные условия для подобных экспериментов.
Кот Шредингера — мысленный эксперимент, в котором квантовый объект одновременно находится в двух состояниях: фигурально он и жив, и мертв. В реальных опытах аналоги таких состояний создают в атомах, молекулах или электромагнитных резонаторах.
До сих пор для этого требовалось охлаждать систему почти до абсолютного нуля, чтобы минимизировать помехи. Однако многие системы — от наномеханических осцилляторов до частиц в ловушках — сложно охладить до таких температур. Новая научная работа, опубликованная в журнале Science Advances, показала, что квантовые явления возможны и без экстремального охлаждения.
Группа исследователей провела эксперимент с использованием сверхпроводящего кубита и микроволнового резонатора. Ученые создали «горячие» состояния кота Шредингера — квантовые суперпозиции смещенных тепловых состояний — при температуре резонатора до 1,8 кельвина. Это в 60 раз выше температуры окружающей среды в установке.
Квантовые суперпозиции смещенных тепловых состояний упрощенно можно сравнить с гитарной струной. Если ее нагреть, она начнет вибрировать случайным образом из-за тепловых колебаний — это тепловое состояние. Теперь допустим, струну резко дернули в двух противоположных направлениях одновременно. Она начнет колебаться влево и вправо в один момент — это квантовая суперпозиция.
Сверхпроводящий кубит в такой системе играл роль миниатюрного переключателя для управления микроволновым резонатором. Специальными импульсами физики «толкали» фотоны в резонаторе в два противоположных направления, создавая два смещенных состояния.
Для их генерации применили два протокола: echoed conditional displacement (ECD) и qcMAP. Оба метода ранее использовали для создания «холодных» котов Шредингера из основного состояния системы. В новом эксперименте протоколы адаптировали для работы с тепловыми состояниями.
Ключевым шагом стало разделение фоковских распределений (состояния с заданным числом фотонов) исходного теплового состояния и смещенного состояния с помощью управляющих импульсов. Это разделило тепловой «фон» и смещенные состояния, что критически важно для наблюдения интерференции. Без такого разделения тепловые фотоны «замылили» бы квантовые эффекты.
Измерения функции Вигнера — инструмента для визуализации квантовых состояний — подтвердили наличие интерференционных паттернов с отрицательными значениями. Это прямое доказательство квантовой суперпозиции. Даже при начальной чистоте состояния всего 6%, что соответствует 7,6 тепловому фотону в резонаторе, интерференция сохранялась.
Интересно, что протоколы ECD и qcMAP, которые для «холодных» состояний дают идентичные результаты, при работе с тепловыми состояниями сгенерировали разные интерференционные картины. Например, в случае ECD амплитуда колебаний уменьшалась с ростом температуры, а в qcMAP сохранялась дольше, несмотря на увеличение тепловых возбуждений.
Температура перестает быть препятствием, если в системе есть нужные взаимодействия. Раньше считалось, что квантовые эффекты «тонут» в тепловом шуме. Авторы новой работы показали, что даже в «шумной» системе можно выделить суперпозицию — как различить два голоса в кричащей толпе.
Это открывает путь к использованию квантовых эффектов в системах, где достижение основного состояния технически невозможно. Например, в наномеханических осцилляторах или левитирующих частицах.
Telegram 
Дзен 
VK Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Черные дыры, возможно, не такие «сломанные» объекты, как считалось полвека. Автор нового исследования показал, что даже в рамках Общей теории относительности черная дыра может избежать сингулярности — точки, где законы физики перестают работать. Если он прав, новая теория гравитации для «спасения» физики внутри космических «монстров» не понадобится.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии