Jag minns fortfarande första gången någon förklarade Schrödingers katt för mig. Jag var kanske fjorton, femton år och tänkte: "Va? En katt som är både levande OCH död bara för att nån kollar i en låda? Det där är väl skämt?".
Men fysiker var inte ute för att reta upp oss. De försökte förklara en av de mest konstiga sidorna av kvantmekaniken – att små partiklar kan finnas i flera tillstånd samtidigt, ungefär som att vara på två ställen eller ha två egenskaper på en och samma gång, ända tills vi faktiskt mäter dem.
Tankeexperimentet som startade allt
Låt mig ge dig den snabba varianten ifall du behöver en uppfräschning (eller aldrig lärt dig det från början – ingen skam i det).
Erwin Schrödinger, den österrikiske fysikern, tänkte sig en katt i en förseglad låda tillsammans med en radioaktiv atom, en geigermätare och lite gift. Om atomen sönderfaller, aktiveras en mekanism som krossar giftflaskan och – ja, du förstår vad som händer med katten. Om atomen inte sönderfaller, lever katten vidare.
Det kvantmekaniska konstigheten är att vi inte vet vilket scenario som utspelat sig förrän vi öppnar lådan. Så från vår synvinkel existerar katten i en superposition – både vid liv och död samtidigt. Det är först när vi kollar som verkligheten "bestämmer sig" för vilket utfall som faktiskt hände.
Det här var aldrig tänkt som ett verkligt experiment, för övrigt. Schrödinger använde det faktiskt för att peka på hur bisarr kvantmekaniken blir när man zoomar ut från små partiklar till vardagliga objekt. Ingen planerade faktiskt att stänga in katter i lådor. (Åtminstone förhoppningsvis.)
Nu blir det riktigt galet
I årtionden har fysiker misstänkt att superpositioner kan vara mycket mer komplicerade än bara "två motsatser samtidigt". Men att faktiskt skapa dessa mer komplexa tillstånd i ett labb? Det har varit den svåra biten.
Fram tills nu, alltså.
Ett team vid Oxford University har precis publicerat forskning som är lite av en ögonöppnare. De har lyckats skapa det man kan kalla för "exotiska" kvantsuperpositioner – i praktiken nya varianter av Schrödingers katt-tillstånd som inte passar in i den enkla ja-eller-nej-modell vi har jobbat med hittills.
Hur gick det till? De fångade en enda strontium-88-jon (för ja, kvantfysiker älskar sina exotiska grundämnen) och gjorde lite riktigt pillriga manipulationer. De kontrollerade både jonens interna kvantillstånd (dess "spin", som är lite som en pytteliten magnetisk egenskap) OCH dess rörelse i fällan.
Tänk dig det såhär: tidigare kunde vi bara skapa superpositioner mellan två motsatta tillstånd. Som en vanlig strömbrytare som antingen är på eller av. Det Oxford-teamet gjorde är mer som att skapa en kvantströmbrytare som kan vara på, av, halvpå, flimrande i ett specifikt mönster OCH flera andra konfigurationer vi inte ens har namn för – allt samtidigt.
Forskningsledaren Sebastian Saner beskrev det som att de nu har ett "verktyg för att skulptera kvantsuperpositioner till nästan vilken form som helst." Vilken form som helst. Det är ingen liten sak.
Varför borde DU bry dig?
Jag vet vad du tänker – det är säkert jättecoolt för fysiknördar, men spelar det någon roll för vanligt folk?
Här är varför det kan göra det: vi befinner oss just nu i ett tidigt skede av att bygga kvantdatorer, som skulle kunna revolutionera allt från läkemedelsutveckling till klimatmodellering till att knäcka krypteringskoder. Men de här maskinerna är otroligt sköra och benägna att göra fel.
Problemet är att våra nuvarande kvantdatorer bygger på "tvånivå-kvantbitar", qubits – i praktiken kvantversionen av en strömbrytare. Men om vi kan arbeta med mer komplexa kvantillstånd som den här forskningen möjliggör, kanske vi kan bygga mer robusta system som är bättre på att korrigera sina egna misstag.
Som Saner uttryckte det: "Bilden i läroböckerna av ett kvantsystem som befinner sig på två ställen samtidigt är bara början. Det finns en mycket större landskap av möjliga kvantillstånd, och vi håller fortfarande på att lära oss hur vi får experimentell tillgång till det."
Den större bilden
Det som verkligen fascinerar mig med den här historien är att Feynmans berömda citat om att ingen förstår kvantmekanik var från 1964. Det är snart sextio år sedan, och vi upptäcker FORTFARANDE nya aspekter av det här. Vi pushar fortfarande gränserna för vad verkligheten tillåter.
Och ärligt talat? Det känns lite hoppfullt. Det finns så mycket vi inte vet. Så mycket att utforska. Universum är konstigare och mer flexibelt än vår vardagliga intuition antyder, och ibland får vi en glimt av hur djupt kaninhålet egentligen är.
Så nästa gång någon nämner Schrödingers katt på en middagsbjudning kan du säga: "Åh, det där är så 2010-tal. Vi är långt förbi grundläggande levande-eller-död-scenarier nu. Kvantfysiken har blivit lite konstnärlig."
Dina middagsgäster kommer antingen att vara imponerade eller oroliga. Oavsett vilket – du kommer att ha rätt.
Källa: https://www.popularmechanics.com/science/a71715312/new-schrodingers-cat