Na és mit csináltak tulajdonképpen?

Látom, nem fogom azt hazudni, hogy a kvantumfizika egyszerű. Az tényleg nem az, soha nem is volt az. De az Oxfordban dolgozó kollégák most olyasmit műveltek, amit még a kvantumfizikusok is meglepőnek találtak. És hát ők aztán láttak már sok furcsaságot.

Emlékeztek Schrödinger macskájára? Arra a gondolatkísérletre, ahol a cicus egyszerre él és halott addig, amíg meg nem nézzük? Nos, az oxfordi kutatók ezt a koncepciót most még furcsábbá tették.

A lényeg

Eddig kvantum-építőelemekből rakták össze a szuperpozíciókat. Ezek azért elég furák, de azért valahogy mégiscsak normálisak. A kutatók most viszont kitalálták, hogyan lehet ilyen állapotokat építeni olyan dolgokból, amelyek már alapból teljesen nemklasszikusak.

Képzeld el úgy, mintha nem téglákból építenél házat, hanem anyagokból, amelyek eleve több dimenzióban léteznek egyszerre. Jó, ez nem tökéletes hasonlat, de remélem, érted, mire gondolok.

Miért fontos ez?

A kvantumszámítógépekkel az a baj, hogy borzasztóan sérülékenyek. A kvantumállapotok nem szeretik, ha megfigyelik őket. Nem szeretik, ha zavarják őket. Nem szeretik a mi rendetlen klasszikus világunkat.

Ezért kell a kvantumszámítógépeket hidegebbnek tartani, mint a világűr. Ezért kell őket teljesen elszigetelni mindentől.

Az oxfordi csapat megközelítése segíthet ezen. Ha eleve nemklasszikus dolgokból építik a kvantumállapotokat, talán strapabíróbb rendszereket tudnak létrehozni. Mint amikor a házad alapja eleve erősebb anyagból van.

Dr. Raghavendra Srinivas, a kutatás felügyelője így fogalmazott: „Azt gondoljuk, még csak a felszínt kapargatjuk, amit lehetséges — mind a gyakorlati alkalmazásokat, mind ezeknek az állapotoknak a mélyebb megértését illetően."

Imádom ezt a idézetet. Nem túlz, nem ígér csodákat, mégis izgalmas. A tudósok valami tényleg újat építettek, és ők maguk sem értik még teljesen, mire jutottak. Ez szép.

A technikai rész, de könnyebben

A kutatók egyetlen iont — tehát egyetlen töltött atomot — fogtak be. Ennek a mozgását használták kvantum harmonikus oszcillátorként.

Ez mit jelent?annyit, hogy egy apró részecskét több mozgásállapotban is létezésre késztettek egyszerre. erre építették rá a sajátos új szuperpozíciós állapotokat.

A vezető szerző, Dr. Sebastian Saner elmondta, hogy a technikájuk lényegében lehetővé teszi számukra, hogy a kvantum-szuperpozíciókat szinte tetszőleges formára „faragják". Ha módosítják a kísérlet paramétereit, megváltoztathatják, hogyan kapcsolódnak egymáshoz a különböző kvantumállapotok — méret, irány, elkülönülés.

Bizonyíték a sikerre? Wigner-negativitást figyeltek meg a méréseikben. Ez gyakorlatilag annyit tesz: „ezt lehetetlen klasszikus fizikával magyarázni". Amikor kvantumfizikusok ezt a mintát látják, tudják, hogy valami igazán kvantum dolgot kaptak a kezükbe.

Mit jelent ez a technológia szempontjából?

Itt jön a érdekes rész. A mai kvantumszámítógépek alapvetően qubitekre épülnek. Ezek olyan kvantumbitek, amelyek lehetnek 0, 1, vagy mindkettő egyszerre.

Az oxfordi csapat azonban egy olyan jövő felé mutat, ahol kvantum-oszcillátorok végzik a munkát.

Miért lenne ez jobb? Először is, ezek az oszcillátor-alapú rendszerek talán természetes módon ellenállóbbak lehetnének a hibákkal szemben. Másodszor, az hibajavítás — ami jelenleg a legnagyobb kihívás a gyakorlati kvantumszámítógépek építésében — egyszerűbb és hatékonyabb lehetne.

De van itt valami még izgalmasabb is: ez a kutatás új játszóteret ad a fizikusoknak az egyik legnagyobb tudományos kérdés vizsgálatára. Hol húzódik pontosan a határ a kvantumvilág (ahol a macskák élhetnek is, meg halhatnak is) és a klasszikus világ (ahol a macskák vagy élnek, vagy halnak, hála az égnek) között?

Olyan korban élünk, amikor a gondolatkísérletekből valóság lesz. És ez, őszintén szólva, elég izgalmas.