Вчені намагаються створити велику кішку Шредінгера
Після того, як відомий фізик Ервін Шредінгер (Erwin Schroedinger) в 1935 році описав свій теоретичний експеримент, що дістав назву "кіт Шредінгера", інші вчені намагалися створити різні мікро - і макросистеми для того, щоб перевірити, як закони квантової механіки можуть впливати і проявлятися в більшому масштабі, там, де зазвичай діють закони звичайної класичної механіки. Група вчених з університету Калгарі (University of Calgary) недавно зробила великий крок у цьому напрямку, створивши досить велику квантову систему, яка може перебувати в двох кардинально протилежних квантових станах одночасно. І, слід зазначити, що у всіх попередніх подібних експериментах вченим вдавалося створити квантові системи набагато меншого масштабу.
На відміну від законів класичної фізики, закони квантової фізики допускають існування частинок або об'єктів, що знаходяться одночасно в двох квантових станах. Такий стан частинки називається станом квантової суперпозиції. Приміром, з точки зору квантової суперпозиції ядро атома радіоактивного матеріалу може одночасно перебувати в цілому і расщепленном стані.
Спроба застосувати ефекти і закони квантової фізики до великих об'єктах призводить до парадоксальних і химерним наслідків. Для того, щоб продемонструвати це, Ервін Шредінгер, один з батьків-засновників квантової фізики, запропонував у 1935 році своєрідний теоретичний експеримент. В закритий ящик поміщається кішка, життя якої залежить від механізму, що приводиться в дію одним атомом радіоактивного матеріалу, який може розпастися в будь-який момент. Якщо ядро цього атома знаходиться в стані квантової суперпозиції, одночасно в цілому і розпався стані, то з точки зору законів квантової механіки кішка в ящику буде одночасно і жива і мертва.
У свій час вченим успішно вдалося створити квантові системи, що демонструють принципи "кішки Шредінгера", але всі такі системи були створені на мікро-рівні, застосування цих принципів по відношенню до об'єктів макро-рівня не вдалося реалізувати досі нікому. "Це відбувається тому, що квантові об'єкти великих розмірів надзвичайно "тендітні" й нестабільні. Їх квантові стани і властивості розпадаються моментально в результаті навіть найбільш слабких впливів з боку навколишнього середовища. А повністю ізолювати такі об'єкти від навколишнього середовища практично неможливо через їх великих розмірів" - розповідає професор Алекс Львівський (Alex Lvovsky).
Але, як побіжно згадувалося вище, вченим з університету Калгарі вдалося створити квантовий об'єкт, що знаходиться в стані суперпозиції, що має досить великі розміри. Цим об'єктом став імпульс світла, що складається зі ста мільйонів квантів, фотонів. Імпульс світла з такою кількістю фотонів можна побачити навіть неозброєним оком. Різні квантові стани фотонів світла імпульсу відповідають "живого" і "мертвого" станом кота Шредінгера, дозволяючи стверджувати, що весь імпульс у цілому перебуває в стані квантової суперпозиції.
"Закони квантової механіки, які визначають поведінку мікроскопічного світу, кардинально відрізняються від законів класичної фізики, які визначають все, що ми можемо сприйняти в навколишньому середовищі", - пояснює професор Львівський - "Основним завданням, яке вже досить довго намагаються вирішити вчені, є визначення і дослідження граничної області, при перетині якої закони класичної фізики змінюються законами квантової фізики і навпаки. Вченим ще не відомо що саме являє собою ця область, чітку лінію або якийсь масштабний простір, і чи існує взагалі ця межа".
Вчені визнають, що отримані ними результати є відповіддю на питання, який породив ще більше інших питань. "Ми ще далекі від того, щоб провести експеримент Шредінгера, використовуючи реальну кішку" - розповідає професор Крістоф Саймон (Christoph Simon), вчений-фізик з Відділу фізики і астрономії університету Калгарі, - "Але наше досягнення показує, що нам є куди рухатися в потрібному для нас напрямку".