Το πρώτο κβαντικό φαινόμενο σε ορατό αντικείμενο

Υπάρχει στην πραγματικότητα η γάτα του Schrödinger; Και όμως, υπάρχει!

Για πρώτη φορά παρατηρήθηκε η κβαντική επαλληλία σε ένα αντικείμενο που είναι ορατό με γυμνό μάτι.

Ο Aaron O' Connell και οι συνεργάτες του, στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στη Σάντα Μπάρμπαρα, δεν δημιούργησαν ακριβώς μία γάτα που είναι ταυτόχρονα και ζωντανή και νεκρή, όπως είχε σκεφτεί ο Erwin Schrödinger στο περίφημο πείραμά του πριν από 75 χρόνια, αλλά έδειξαν

πως μία μικροσκοπική μεταλλική λωρίδα συντονισμού -μόλις 60 μικρά σε μήκος, αλλά αρκετά μεγάλη για να φαίνεται με γυμνό μάτι- μπορεί ταυτόχρονα να ταλαντεύεται και να μην ταλαντεύεται.

«Έχουμε να κάνουμε με ένα κβαντικό παράδοξο και δύο αντικείμενα που βρίσκονται ταυτόχρονα σε δύο διαφορετικά σημεία, αλλά όλα έχουν να κάνουν με τα άτομα και τα μόρια, με πράγματα δηλαδή που δεν αλληλεπιδρούμε συνήθως,» υποστηρίζει ο O' Connell.

Γέφυρα μεταξύ δύο κόσμων

Η απόδειξη ότι όλα τα αντικείμενα, ανεξαρτήτως μεγέθους, υπακούουν στους ίδιους κανόνες, αποτελεί εδώ και πολύ καιρό στόχο των φυσικών. Με τη κβαντική μηχανική, όμως, δεν είναι εύκολο: όσο πιο μεγάλο είναι το αντικείμενο, τόσο πιο εύκολα η εύθραυστη κβαντική του κατάσταση καταστρέφεται από τη διασπαστική επίδραση του περιβάλλοντος γύρω του. Τα πειράματα του O' Connell απαιτούν λεπτεπίλεπτες κινήσεις και μία θερμοκρασία 25 millikelvin ώστε να μπορέσει να μετρηθεί η κατάσταση μέσα στα λίγα νανοδεύτερα που απομένουν πριν να καταστραφεί από τις εξωτερικές διασπαστικές επιδράσεις.
«Ήταν πολύ σύντομο αλλά αρκετό για να δούμε την πρώτη κβαντική υπογραφή,» υποστήριξε ο Markus Aspelmeyer από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης, που δεν συμμετείχε στην έρευνα.
Το κλειδί ήταν η ένωση της μεταλλικής λωρίδας σε ένα υπεραγώγιμο κβαντικό bit (qubit) -ένα μικροσκοπικό ηλεκτρικό κύκλωμα που μπορεί εύκολα να φτάσει σε μία κβαντική επαλληλία δύο ενεργειακών καταστάσεων. «Το qubit δρα ως γέφυρα μεταξύ ενός μικροσκοπικού και ενός μακροσκοπικού κόσμου,» υποστηρίζει ο O' Connell. Συντονίζοντας τη συχνότητα στην οποία το qubit φτάνει μεταξύ των δύο του καταστάσεων για να ταιριάξει με τη συντονιστική συχνότητα της μεταλλικής λωρίδας, η κβαντική κατάσταση του qubit μεταφέρεται κατά βούληση στο συντονιστή.

Όταν μετρήθηκε μετά, ο συντονιστής βρισκόταν κάποιες φορές στη δική του μη-ταλαντευόμενη θεμελιώδη κατάσταση και κάποιες φορές σε μία ταλαντευόμενη κατάσταση. Ο αριθμός των φορών μέτρησης για κάθε κατάσταση βασίστηκε στους κανόνες των πιθανοτήτων της κβαντικής μηχανικής.

Σειρά έχει η γάτα;

«Είναι σαν να έχουμε μία κούνια που πηγαίνει μπρος-πίσω,» αναφέρει ο O' Connell. «Σπρώξαμε και ταυτόχρονα δεν σπρώξαμε την κούνια.»
Πρόκειται για μία εξαιρετικά ενδιαφέρουσα και δημιουργική δουλειά,» υποστηρίζει ο Khaled Karrai από το Πανεπιστήμιο Λούντβιχ-Μαξιμίλιαν του Μονάχου. «Εάν αποδειχτεί σωστή, τότε μιλάμε για ένα μεγάλο επίτευγμα.»
Η γάτα του Schrödinger πιθανότατα δεν θα επιβίωνε στις παγωμένες θερμοκρασίες ενός τέτοιου πειράματος, επομένως ίσως να μην είναι το επόμενο επίτευγμα. Σήμερα, όμως, που η τρομακτική επιρροή της κβαντικής φυσικής στα ορατά αντικείμενα έχει πλέον αποδειχτεί, μπορούμε να περιμένουμε να δούμε ένα αντικείμενο στο μέγεθος μίας κανονικής κούνιας να φτάνει σε μία απροσδιόριστη κβαντική κατάσταση; Ο O' Connell φαίνεται να το πιστεύει. «Πιστεύω πως θα είναι πραγματικότητα στο άμεσο μέλλον -ενδεχομένως μέσα στα επόμενα 20 χρόνια.»