I "gatti" nell'esperimento del team di Yale erano in realtà particelle subatomiche entangled collegate da un canale superconduttore. Korionov/Designs Stock/Foto Chaiwat/Thinkstock Un team di fisici dell'Università di Yale ha diviso il gatto di Schrödinger in due scatole separate e la dannata cosa è sopravvissuta.
Bene, lo ha fatto e non lo ha fatto, contemporaneamente, finché qualcuno non l'ha osservato. Poi o è vissuto o è morto.
Benvenuto nella fisica quantistica, dove non valgono le regole del mondo visibile, e le particelle microscopiche sembrano operare a un livello tutto loro.
La nuova ricerca della Yale University, pubblicato sulla rivista Science il 27 maggio, si basa sul principio di sovrapposizione, a lungo simboleggiato dal gatto in un esperimento mentale del 1935 del fisico austriaco Erwin Schrödinger. Uno dei grattacapi più noti della teoria quantistica, il principio dice fondamentalmente che le particelle subatomiche si trovano simultaneamente in tutti i possibili stati fisici - uno stato di sovrapposizione - finché qualcuno non cerca di osservarle. Occupano solo un singolo, stato misurabile (orientamento, Posizione, livello di energia) quando qualcuno cerca di osservarli.
Così, ad esempio, un elettrone occupa teoricamente ogni possibile posizione nel suo orbitale finché non provi a trovarlo. Allora è in un solo punto.
Un gatto senza stato
Il gatto era la rappresentazione farsesca di Schrödinger di come sarebbe stata la sovrapposizione al di fuori del laboratorio. Nel suo famoso ipotetico esperimento, ha sigillato un gatto in una scatola contenente una particella radioattiva e una fiala di gas velenoso. Se la particella è decaduta, la fiala si sarebbe rotta e il gatto sarebbe morto; se così non fosse, il gatto vivrebbe.
HowStuffWorks illustrazione dell'esperimento mentale del gatto di Schrodinger HowStuffWorks Schrödinger stava facendo notare che se quella particella fosse in uno stato di sovrapposizione, allo stesso tempo decadendo e non decadendo finché nessuno guardava, il gatto sarebbe morto e vivo finché qualcuno non avesse aperto la scatola.
Schrödinger non l'ha comprato. Si era sbagliato, anche se. A scala microscopica, la materia non osservata in qualche modo può trovarsi in più stati contemporaneamente, e quella capacità potrebbe essere una chiave per l'informatica quantistica, che promette velocità di elaborazione inimmaginabili per gli standard odierni.
Un normale bit di computer può essere in uno stato "1" o in uno stato "0". Un bit quantico, o qubit, può essere in entrambi gli stati contemporaneamente, noto come "stato del gatto, " permettendogli di svolgere più compiti contemporaneamente.
E se quel qubit a doppio stato fosse collegato con un altro qubit a doppio stato in modo che qualsiasi azione eseguita da uno innescasse istantaneamente un'azione in un altro - uno stato di entanglement - potrebbero eseguire più attività contemporaneamente, come una singola unità.
Gli scienziati hanno parlato di tali "stati di gatto a due modalità" per più di 20 anni, ma nessuno l'aveva raggiunto fino ad ora.
"Molti scenari ridicoli sono in linea di principio teoricamente possibili finché non [troviamo] accenni alla limitazione della meccanica quantistica, ed è sempre interessante vedere cosa possiamo effettivamente fare in laboratorio, "dice il dottor Chen Wang, associato post-dottorato nel dipartimento di fisica applicata e fisica di Yale e autore principale dello studio.
Due Stati, Due posizioni
In questo caso, ciò che Wang e colleghi hanno fatto è intrappolare fotoni di luce a microonde, i più piccoli componenti dei campi elettromagnetici, in due camere a microonde separate collegate da un canale superconduttore. Una serie di impulsi di energia mettono entrambi i campi in stati di sovrapposizione, oscillando in due direzioni opposte contemporaneamente.
"Uno stato di gatto per un oscillatore a cavità a microonde è molto simile a una corda di chitarra che vibra simultaneamente in due direzioni opposte, "Wang scrive in una e-mail.
"Uno stato felino a due modalità, " lui dice, "è come due corde di chitarra che vibrano in due modi contemporaneamente ma in sincronia l'una con l'altra."
È qui che entra in gioco il canale superconduttore. Poiché le camere erano collegate, i fotoni divisi sono stati in grado di interagire. Si sono così impigliati, descritto dalla Fisica dell'Universo come uno stato in cui "particelle che interagiscono tra loro diventano permanentemente correlate, o dipendenti dagli stati e dalle proprietà dell'altro, nella misura in cui perdono effettivamente la loro individualità e in molti modi si comportano come una singola entità".
Quando i ricercatori hanno disabilitato il canale, i campi si comportavano ancora come se fossero collegati. Qualsiasi modifica applicata in una camera ha innescato cambiamenti simultanei nell'altra camera, anche se non erano più fisicamente collegati.
Un futuro quantistico
La ricerca mostra per la prima volta la fattibilità di uno stato felino a due modalità, in cui esiste un unico stato di sovrapposizione in due luoghi distinti contemporaneamente.
"Dimostra che la nostra tecnologia quantistica è avanzata al punto che possiamo creare un tale stato felino con un gran numero di particelle di più varietà, "dice Wang.
Teoria dei quanti, sembra, sta diventando meno teorico.
"Non solo il "paradosso" del gatto [di Schrödinger] non sembra più assurdo concettualmente ai fisici, "Wang dice, ma "stati quantistici ancora più esotici stanno diventando comuni e raggiungibili".
Il prossimo obiettivo dell'agenda del team è "implementare [ing] la correzione degli errori in una porta logica quantistica tra due bit quantistici".
Ora è imbarazzanteNegli anni '30, Albert Einstein ha respinto la teoria dell'entanglement quantistico. Non solo aveva torto, ma ha il merito di confondere generazioni di scienziati sulla natura del fenomeno.
