Australische und britische Wissenschaftler haben ein Quantenanalogon einer Trommel geschaffen, die gleichzeitig vibriert und leise ist, ähnlich wie Schrödingers Katze gleichzeitig lebt und tot ist, so ein Artikel im New Journal of Physics.
„Um zu lernen, wie man die Trommel schlägt, mussten wir spezielle Quantenstäbe herstellen, deren Rolle einzelne Lichtteilchen spielen. All dies ebnet den Weg, ein mechanisches Analogon von Schrödingers Katze zu erstellen und die Gesetze der Quantenmechanik auf einer Makroskala zu testen “, sagte Martin Ringbauer von der University of Queensland in Brisbane, Australien.
Schrödingers Katze ist Gegenstand eines Gedankenexperiments, das der österreichische Physiker Erwin Schrödinger 1935 vorschlug. In einem Experiment werden eine Katze und ein Mechanismus, der einen Behälter mit Gift öffnet, falls ein radioaktives Atom zerfällt (was passieren kann oder nicht), in eine geschlossene Box gegeben. Nach den Prinzipien der Quantenphysik ist eine Katze sowohl lebendig als auch tot.
Hier entsteht der Begriff "Quantenüberlagerung" - die Gesamtheit aller Zustände, in denen sich eine Katze gleichzeitig befinden kann. Viele Physiker, darunter auch die des russischen Quantenzentrums, versuchen nun aktiv, eine solche Schrödingerkatze zu erschaffen, die mit bloßem Auge gesehen werden kann.
Ringbauer und seine Kollegen machten den ersten Schritt in diese Richtung, indem sie untersuchten, wie einzelne Lichtteilchen mit sehr dünnen, aber sichtbaren Filmen interagieren. Wissenschaftler fragten sich, ob Kollisionen von Photonen mit diesen Membranen Quanteneffekte erzeugen würden, die die klassischen Gesetze der Mechanik verletzen würden.
Wie der Physiker feststellt, kann unter bestimmten Bedingungen ein einzelnes Lichtteilchen in zwei Dimmer geschnitten werden, gleichzeitig aber Photonen verwickeln. Wenn ein Teilchen auf die Membran und das zweite auf einen gewöhnlichen Spiegel gerichtet ist, führt ihre Wechselwirkung dazu, dass eine weitere Quantenbindung zwischen der Trommel und den Photonen entsteht.
Quantentrommel von Physikern aus Australien und Großbritannien / Imperial College London.
In diesem Moment kommt es ins Spiel, dass sich das gesägte Photon tatsächlich gleichzeitig an dem einen und anderen Punkt befindet - es fliegt entweder an der Membran vorbei, ohne Vibrationen zu verursachen, oder trifft sie. Dementsprechend schlägt es bei einigen Messungen die Trommel, während es bei anderen keine Änderungen verursacht. Das heißt, die Trommel ist gleichzeitig leise und klopft, und der Film wird zu einem makroskopischen Analogon von Schrödingers Katze.
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Anhand dieser Ideen stellten die Autoren des Artikels die Installation zusammen und begannen, die Schwingungen des Films mit einem anderen Laser zu beobachten. Wie Ringbauer zugibt, ähnelt dieses Design bei Raumtemperatur nicht ganz einer Schrödinger-Trommel, aber selbst unter solchen Bedingungen treten auf seiner Oberfläche Anomalien auf, die auf das Vorhandensein von Quanteneigenschaften hinweisen.
In naher Zukunft plant Ringbauers Team, die Leistung von Laservibrationssensoren zu verbessern und eine Quantentrommel in einen Kühlschrank zu stellen, um die echte Schrödingers Katze zum ersten Mal zu sehen.
