科學界最著名的貓是薛定諤的貓,它是量子力學哺乳動物,可以重疊存在,既有生命也有生命。當您檢視它時,就會選擇這兩個選項之一。萊頓大學的物理學家模擬了一個實驗,以抓住這一神秘的選擇瞬間。
在量子力學中,物質的最小位的物理,這一選擇的時刻稱為波的崩潰。湯姆·範德瑞普(Tom van der Reep),特里克·奧斯特坎普(Tjerk Oosterkamp)和萊頓大學和日內瓦大學的其他物理學家在《物理學狀態固體B》(Physics Status Solidi B)雜誌中描述了他們希望如何利用量子機械裝置捕捉這一神秘的時刻,該裝置利用微波中的光子在死者和死者的作用中發揮作用。
Oosterkamp說:“疊加在量子力學中非常普遍,但在我們生活的宏觀世界中,您永遠看不到它們。”根據生死存亡的哥本哈根對量子的解釋,一隻貓要麼生還死,要麼不死不死。從力學上講,這是因為一旦對光子(或貓)進行測量,疊加就會消失。
波浪函式的崩潰
Oosterkamp補充說:“但是,在哥本哈根的解釋中,沒有任何地方解釋了它是如何工作的。“測量”到底是什麼?任何測量裝置都將由遵守量子力學定律的原子組成,那麼是什麼使測量過程與眾不同呢?甚至有一種解釋,即只有當有意識的觀察者進行測量時,才會發生測量;或者宇宙會分裂為多種形式。
萊頓的物理學家決定從一個儘可能簡單的放大器的角度開始對崩潰的追尋。他們以微波光子(一種光的形式)重疊開始。在它們的設定中,光子採用路線A和路線B。
可以透過再次合併路徑A和B來檢測此疊加。粒子將干擾自身,這意味著只能在兩個出口方向之一中檢測到它們。當不存在重疊並因此不存在干涉時,粒子將在兩個方向上退出。到目前為止,這是標準的量子力學票價,已在許多實驗中得到證明。
低溫
下一步是引入測量。Oosterkamp說:“在量子力學系統的每次測量中,都有一個放大元素,因為您正在將一個小訊號轉換為一個大訊號。因此,也許該放大步驟構成了波函式崩潰的原因。”
因此,物理學家在其設定的路徑A和B中放置了一個所謂的參量放大器。這是一種基於大量超導約瑟夫遜結的放大器,可以用量子力學很好地描述。
為此,需要50毫凱爾文的超冷溫度,比絕對零溫度-273,15攝氏度高出20攝氏度。還需要如此低的溫度,以確保干擾的消失不僅是由裝置中的熱量引起的。
紅手
這個想法是要緩慢地增加放大倍數,並觀察干擾發生了什麼。物理學家在他們的文章中描述了波函式的崩潰將如何導致干擾的“可測量的降低”。因此,設定是一種捕捉崩潰的方法。
Oosterkamp說:“如果我們成功了,那就太好了。” “當然,那麼您將需要調整引數以檢視哪些變化會影響崩潰的時刻。但是在本篇文章中,我們證明了可以做到。”
量子計算機
該檔案是一個計算練習,現在正在構建該設定。Oosterkamp的團隊擁有合適的冷卻機來執行實驗,但是開發必要的參量放大器將高放大率與極低熱量產生結合起來將是一項艱鉅的工作。
該實驗是與建立了QuantWare公司的同事Alessandro Bruno的合作進行的,該公司生產用於未來量子計算機的這些放大器。Oosterkamp說:“希望測試將顯示放大器保持足夠冷。” “那麼,我們真的可以希望進行這些實驗。”