گربه کوانتومی در دمای بالا: شکستن قاعده صفر مطلق در آزمایش شرودینگر

گربه کوانتومی در دمای بالا شکستن قاعده صفر مطلق در آزمایش شرودینگر, فیزیکدانان اتریشی موفق شدند یکی از مشهورترین آزمایشهای فکری تاریخ علم را در شرایطی که تا به امروز غیرممکن به نظر میرسید، محقق سازند.

تیم تحقیقاتی دانشگاه اینسبروک با رهبری دکتر گرهارد کرکمایر، حالت برهمنهی کوانتومی را در دمای ۱٫۸ کلوین برقرار کردهاند؛ دمایی که اگرچه بسیار پایین است، اما در مقایسه با صفر مطلق که پیشنیاز سنتی این آزمایشها بوده، دمای نسبتاً بالایی محسوب میشود. از گربهی فکری به واقعیت داغ اروین شرودینگر در سال ۱۹۲۹ سناریویی طرح کرد که در آن یک گربه در جعبهای بسته با ماده سمی، تا لحظه مشاهده همزمان زنده و مرده است.

این مثال برای توضیح اصل برهمنهی کوانتومی ابداع شده بود قابلیت یک ذره برای وجود همزمان در چندین حالت. تا پیش از این، بازآفرینی این پدیده در آزمایشگاهها مستلزم سرد کردن ذرات تا نزدیک صفر مطلق بود تا به حالت پایه یا کمترین سطح انرژی برسند. کیوبیتهای ترانسمون و کنترل نویز حرارتی پژوهشگران از کیوبیتهای ترانسمون، ترکیبی از کیوبیت و ابررسانا، استفاده کردند.

اگرچه نویز حرارتی در این دما باعث کاهش وضوح حالتهای کوانتومی شده بود، اما با اعمال پروتکلهای فیلترسازی و کنترل دقیق، توانستند حالتهای برهمنهی را به وضوح تشخیص دهند. نتایج این کار در نشریه ساینس ادوانسز منتشر شده است. آیندهای بدون نیاز به سردکردن فرین دکتر کرکمایر تأکید میکند که شرودینگر در مثال اصلیاش از گربهای زنده و داغ سخن میگفته، نه گربهای منجمد در صفر مطلق.

این دستاورد نشان میدهد که پدیدههای کوانتومی میتوانند بدون وابستگی مطلق به حالت پایه بروز یابند. این پیشرفت مرزهای محاسبه و فناوری کوانتومی را گسترش میدهد و مسیر را برای توسعه سیستمهای کوانتومی در شرایط عملیاتی واقعیتر، بدون نیاز به تجهیزات سردکردن پیچیده و گران، هموار میسازد.