Wahrscheinlich haben Sie vom Katzenparadoxon von Schrödinger gehört. Wir sprechen über eine hypothetische Katze in einer Kiste, die sich gleichzeitig in zwei Zuständen befindet - lebendig und tot -, bis wir die Kiste öffnen, um nachzuschauen. Dies ist die sogenannte Quantenüberlagerung. So fanden Physiker an der Yale University heraus, wie beide Zustände einer Katze gleichzeitig in zwei Kisten aufbewahrt werden können. Wissenschaftler teilten ihre Arbeit auf den Seiten des Wissenschaftsmagazins.
Technisch gesehen gibt es keine Katze. Wir sprechen über den sogenannten "Katzenzustand", dessen Rolle zwei (oder mehr) Teilchen spielen, die sich gleichzeitig in zwei verschiedenen Zuständen befinden. Schrödingers Katze war jahrzehntelang nur ein hypothetisches Experiment, aber 2005 hat das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology tatsächlich erfolgreich einen echten „Katzenzustand“in einem Labor geschaffen. Dazu verwendeten sie sechs Atome im "Spin-up-Zustand" und im "Spin-down-Zustand". Stellen Sie sich zum besseren Verständnis eine Uhr vor, die gleichzeitig im und gegen den Uhrzeigersinn läuft. Seitdem wurden ihre Experimente mit "Katzenzuständen" mit Photonen durchgeführt.
Die Physiker der Yale University konnten ihrerseits ein neues Niveau erreichen. Sie verwendeten Photonen nicht nur in einer Quantenüberlagerung von Zuständen, sondern verwickelten sie auch. Das heißt, mit anderen Worten, sie erreichten, dass sich der Zustand eines anderen Photons ändern würde, wenn sich der Zustand eines Photons ändert, selbst wenn sie voneinander getrennt sind. Es ist anzumerken, dass dies einer der komplexesten, verwirrendsten und bizarrsten Aspekte der Quantenmechanik ist. Albert Einstein nannte all diese "unheimliche Aktion in der Ferne".
"Wir haben zwei kleine und einfache Schrödingers Katzen, beide in ihren Kisten und beide in einem Zustand der Verstrickung."
Um das Vermögen zu schaffen, bauten die Wissenschaftler eine kleine Kammer mit zwei getrennten Aluminiumhohlräumen. Die darin platzierten Mikrowellenphotonen trafen auf die Wände der Hohlräume, und dank dieser konnten die Wissenschaftler sie mit einem künstlichen Atom supraleitenden Saphirs kombinieren. Das Ergebnis sind zwei Arten von lebenden / toten Katzen aus Mikrowellenlicht, die sich gleichzeitig in zwei verschiedenen Kisten befinden.
„Wir haben eine große und kluge Katze. Es bleibt nicht in einer Box, da der Quantenzustand auf zwei Hohlräume aufgeteilt ist und nicht separat beschrieben werden kann “, sagt der Hauptautor der Studie, Chen Wang.
"Sie können auch die Alternative in Betracht ziehen, bei der zwei kleine und einfache Schrödingers Katzen, jede in ihrer eigenen Schachtel, in einem verwirrten Zustand sind."
Forschung wie diese ist sehr wichtig für die Zukunft des Quantencomputers. Im Gegensatz zu klassischen Computern, die Bits verwenden, die Nullen und Einsen sind, speichern Quantencomputer Informationen in sogenannten Qubits. Qubits können sich wiederum in zwei Zuständen gleichzeitig befinden - null und eins - genau wie Schrödingers Katze gleichzeitig in Zuständen "lebendig" und "tot" sein kann, solange niemand beobachtet. Wir können sagen, dass der Überlagerungszustand sehr fragil ist. Daher müssen Quanteninformationen vor jeglichem Umgebungsrauschen geschützt werden. Schließlich führt die geringste Interferenz - zum Beispiel, dass ein Photon mit einem Atom kollidiert, das zum Codieren und Speichern Ihrer Informationen verwendet wird - sofort dazu, dass das gesamte System "dekoriert" wird. Mit anderen Worten, die Überlagerung des Quantenzustands geht verloren,Dies führt zu Abstürzen des gesamten Systems.
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Es ist interessant, die Zustände zu untersuchen, in denen sich eine "Katze" befinden kann, da sie zum Speichern von Quanteninformationen sehr nützlich sein kann. Und die Fähigkeit, Katzenzustände in zwei verschiedenen Feldern zu erzeugen, ist laut Robert Scholskoff, Co-Autor der Studie, "der erste Schritt, um eine logische Operation zwischen zwei Quantenbits zu erstellen und die Möglichkeit einer Fehlerkorrektur zu eröffnen".
NIKOLAY KHIZHNYAK
