Якою діяльністю займаються науковці? Наприклад, група фізиків нещодавно розробила найменше у світі відео з котиком.

Наука не завжди є сухим та нудним заняттям, наповненим тисячами сторінок складних термінів. Іноді це також про котиків. Цей тренд, схоже, почався з Ервіна Шредінгера, який винайшов концепцію уявного кота, що одночасно існує в стані життя і смерті. Наразі фізики створили найменше відео у світі з найменшим котиком, і термін "найменше" тут дійсно має своє точне наукове значення.

Елементи

Науковці в галузі фізики продемонстрували вражаючу здатність переміщувати атоми з надзвичайною точністю як в двомірному, так і в тривимірному просторах. Для ілюстрації цього досягнення вони створили відео, в якому представлений найменший котик у світі, зібраний з 2024 атомів рубідію. Це відео втілює знаменитий квантовий експеримент, запропонований Ервіном Шредінгером, про кота. Використовуючи алгоритми машинного навчання та оптичні пастки, дослідники здатні переміщати тисячі атомів за рекордно короткий час — всього за 60 мілісекунд. Відео, яке ви можете переглянути нижче, сповільнене приблизно в 33 рази для кращого сприйняття.

Квантовий кіт, безсумнівно, є найвідомішим з усіх теоретичних експериментів у галузі квантової механіки, і його мета полягає в тому, щоб з'єднати макроскопічний світ, в якому ми існуємо, з квантовою реальністю. Уявіть собі коробку, всередині якої знаходиться флакон з отрутою, що активується внаслідок певного квантового процесу, наприклад, ядерного розпаду, який має визначену ймовірність статися протягом конкретного проміжку часу.

Давайте уявимо нашого вигаданого кота, якого ми помістимо в коробку, де знаходиться отрута та квантовий процес. Цей процес перебуває в стані суперпозиції: якщо ми говоримо про ядерний розпад, то котик може бути одночасно в стані, коли він і розпався, і не розпався. Він не належить до жодного з цих станів, а існує в обох варіантах, поки ми не відкриємо коробку. Таким чином, отрута може бути як випущеною, так і не випущеною. Отже, наш кіт одночасно живий і мертвий.

У цьому найменшому у світі відео з котиком атоми розміщені так, що створюють зображення, яке ілюструє ключовий момент уявного експерименту. У 2024 році атоми рубідію маніпулюють за допомогою оптичних пінцетів. Це спеціально сфокусовані лазерні промені, здатні переміщати мікроскопічні частинки. Дослідники можуть використовувати цю технологію для утримання, переміщення та точного позиціонування об'єктів без фізичного контакту.

Оптичні пінцети отримали широке застосування в різних сферах, але вчені продемонстрували здатність ефективно і швидко переміщати численні атоми. Використовуючи алгоритми машинного навчання, вони можуть організовувати атомні масиви в двох і трьох вимірах. Процес перегрупування триває всього 60 мілісекунд, що робить цей метод важливим інструментом у галузі квантових обчислень.