物理學家已經弄清楚瞭如何“繁殖”Schrödinger的貓(一種具有相反特性的量子疊加的對象),以產生可能有一天可能揭示量子世界極限的增大版本。
如果他們能夠繼續繁殖“貓”更大,實驗最終可以揭示出對物體和量子物理學之間切換的確切點 - 物理學家一直在追逐數十年的顯微鏡和宏觀世界之間的鴻溝。
“物理學的基本問題之一是量子和古典世界之間的邊界。在宏觀物體中可以觀察到量子現象,提供理想的條件嗎?”物理學家亞歷山大·利沃夫斯基(Alexander Lvovsky)說,他帶領卡爾加里大學和俄羅斯量子中心的團隊。
“理論對這個問題沒有任何答案 - 也許沒有這樣的邊界。我們需要的是一種可以探究它的工具。”
原始思想實驗指出,如果您將活貓放在帶有炸彈的防爆盒中,直到打開盒子為止,您將不知道炸彈是否爆炸並且貓死了。也許炸彈沒有爆炸,貓還活著。
從我們的角度來看,只要盒子被關上,貓就佔據了兩個現實。它既死又活著,因為我們無法確認哪一個,但我們知道這也不是。
這不僅是一個假設的問題 - 在量子物理學中,同時在兩個不同的狀態中被稱為疊加狀態,這是整個基礎這將徹底改變我們將來如何處理數據。
由於這種假設的情況是在1935年提出的,因此物理學家已經弄清楚瞭如何使用微波光子執行實驗實驗,該實驗可以同時垂直和水平化,直到有人實際測量其極化為止。儘管“貓”暱稱卡住了。
物理學家使用了這種技術來創建- 它們實際上是光的顆粒,而不是真正的貓 - 同時在兩個量子“盒子”中,他們首次設法拍攝原子現象。
但是現在,Lvovsky和他的團隊已經弄清楚如何以比以往任何時候都更高的幅度產生擴大的“貓”。
該實驗涉及實現兩個的疊加相干光波,電磁波的場一次指向兩個相反的方向。
然後,他們通過將這些波通過梁分離器運行這些波,從而產生了更高的幅度“貓”。
“這導致了該光束分離器的兩個輸出通道中的糾纏狀態,”Lvovsky解釋說。
“在其中一個渠道中,放置了一個特殊的檢測器。如果該檢測器顯示一定的結果,則'CAT'出生在第二個輸出中,其能量是最初的能量的兩倍以上。”
當團隊測量結果時,他們發現他們可以將一對振幅1.15的負面“schrödinger貓”轉換為振幅為1.85的單個正'貓”,並且可以重複實驗以產生數千個擴大的“貓”。
“重要的是要重複該過程:新的'貓'反過來可以重疊在梁分離器上,產生一個具有更高能量的貓,依此類推,”一個團隊說,Demid Sychev,俄羅斯量子中心的研究生。
“因此,有可能逐步推動量子世界的界限,並最終了解它是否具有限制。”
這是令人振奮的事情,但對於我們對管理宇宙的物理定律的持續理解至關重要。
我們知道,量子領域的規則,解釋了原子如何以極小的規模運行,必須以某種方式與經典領域相關聯 - 諸如恆星,火箭和人類之類的更大系統的規則 - 但到目前為止,。
重力似乎不影響量子系統,經典物理無法解釋量子的“怪異動作”。
如果我們可以確定量子系統開始由古典物理支配的邊界,那麼我們最終可以理解世界之間的這種鴻溝 - 也許擴大的Schrödinger貓將是使我們到達那裡的東西。
該研究已發表在自然光子學。