Исследователям из Высшей технической школы Цюриха (ETH Zürich) удалось в одном эксперименте объединить два квантовых эффекта, которые лежат в основе многих перспективных технологий будущего.

В своей лаборатории, профессор экспериментальной квантовой оптики и фотоники Джонатан Хоум (Jonathan Home) и его коллеги поймали ион кальция в электростатическую ловушку и практически остановили его, охладив лазерным лучом. Затем, они сжали (squeeze) состояние движения иона, осветив его лазером и использовав спонтанный распад энергетических состояний. После этого ученые смогли более точно позиционировать ион в пространстве, но пропорционально снизилась точность определения его скорости.

«Применив еще один важный инструмент – так называемые зависящие от состояния силы – мы теперь смогли получить «сжатого кота Шрёдингера»», – рассказывает Хоум. Для этого на ион снова воздействовали лазером. Индуцируемые лучом силы сдвигали частицу влево или вправо, причем направление определялось внутренним энергетическим состоянием иона. Суперпозиция состояний со спином, ориентированным вверх и вниз, позволяла иону двигаться одновременно вправо и влево, подобно тому, как классический кот Шрёдингера мог быть одновременно и жив и мертв.

Особенность данного конкретного «кота» заключается в том, что сжатие делает его состояния «влево» и «вправо» более выраженными: они более чем в 60 раз уже, чем разделяющий их промежуток. Этот научный рекорд имеет вполне прослеживающиеся прикладные перспективы. «Сжатых котов» отличает повышенная устойчивость к определенным типам возмущений, заставляющим другие системы терять свои квантовые свойства. Такая стабильность может найти применение, например, в квантовых вычислениях, где используется явление квантовой суперпозиции. Кроме того, это поможет сделать сверхточные измерения менее чувствительными к внешним помехам.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365