Дослідники винайшли "гарячого кота Шрьодінгера".

Кіт Шредінгера — це концептуальний експеримент, що ілюструє, як квантові явища можуть проявлятися у великому масштабі. Дослідники нещодавно виявили, що існують надзвичайно гарячі фізичні системи, які володіють подібними характеристиками.

Квантові стани можуть бути створені і спостерігатися лише в дуже контрольованих умовах. Дослідницькій групі з Інсбрука, Австрія, вдалося створити так звані гарячі стани кота Шредінгера в надпровідному мікрохвильовому резонаторі. Дослідження, опубліковане в журналі Science Advances, показує, що квантові явища можна спостерігати і використовувати і в менш досконалих, більш теплих умовах.

Концепція кота Шредінгера є захоплюючим аспектом квантової фізики, що демонструє існування квантового об'єкта в двох паралельних станах. У класичному уявному експерименті, запропонованому Ервіном Шредінгером, ми маємо справу з котом, який одночасно перебуває в стані життя і смерті.

У практичних експериментах подібна синхронність виявляється в розташуванні атомів і молекул, а також у коливаннях електромагнітних резонаторів.

Раніше ці аналоги уявного експерименту Шредінгера створювалися шляхом попереднього охолодження квантового об'єкта до його основного стану - стану з найнижчою можливою енергією.

Тепер команда науковців під проводом Герхарда Кірхмайра та Оріоля Ромеро-Ісарта вперше в історії показала, що існує можливість формувати квантові суперпозиції на основі термічно збуджених станів.

"Шредінгер у своєму уявному експерименті також використовував живого, тобто "гарячого" кота", - розповідає Кірхмайр з кафедри експериментальної фізики Інсбрукського університету та Інституту квантової оптики та квантової інформації (IQOQI) Австрійської академії наук. -- "Ми хотіли з'ясувати, чи можна генерувати квантові ефекти, виходячи з "холодного" основного стану, чи ні.

"Ми прагнули зрозуміти, чи можливе створення цих квантових ефектів без початкового переходу з "холодного" основного стану," — зазначає Кірхмайр.

У своїй науковій роботі дослідники застосували трансмоновий кубіт, розташований у мікрохвильовому резонаторі, для створення станів, подібних до кота Шредінгера. Вони змогли досягти квантових суперпозицій при температурі до 1,8 Кельвіна, що в 60 разів вище, ніж температура оточуючого середовища у вакуумних умовах.

"Наші висновки свідчать про можливість створення сильно змішаних квантових станів з різноманітними квантовими характеристиками", — коментує Ян Янг, який здійснював експерименти, викладені в дослідженні.

Для генерації гарячих станів кота Шредінгера вчені застосували два унікальних протоколи. Ці методи раніше використовувалися для формування станів кота, виходячи з основного рівня системи.

"Багато наших колег були здивовані, коли ми вперше розповіли їм про наші результати, адже зазвичай ми думаємо про температуру як про щось, що руйнує квантові ефекти, -- додає Томас Аґреніус, який допомагав розвивати теоретичне розуміння експерименту. "Наші вимірювання підтверджують, що квантова інтерференція може зберігатися навіть при високих температурах".

Ці результати дослідження можуть принести користь у розвитку квантових технологій. "Наша робота показує, що можна спостерігати і використовувати квантові явища навіть у менш ідеальних, більш теплих середовищах," -- підкреслює Кірчмайр.

"Якщо ми зможемо організувати потрібні зв'язки в системі, температура врешті-решт не матиме значення."