Η γάτα του Schrödinger ήταν μόνο η αρχή

Θυμάμαι ακόμα την πρώτη φορά που άκουσα για τη γάτα του Schrödinger. Ήμουν δεκαπέντε χρονών και σκέφτηκα ότι κάποιος με κορόιδευε. Γάτα που είναι ζωντανή ΚΑΙ νεκρή μέχρι να ανοίξεις ένα κουτί; Σοβαρέψου. Αυτό δεν είναι φυσική, είναι κάποιου είδους παιχνίδι.

Μόνο αργότερα έμαθα ότι οι φυσικοί δεν το σκέφτηκαν για να μπερδέψουν κόσμο. Ήθελαν να εξηγήσουν κάτι πραγματικά παράξενο στην κβαντομηχανική: ότι τα μικροσκοπικά σωματίδια μπορούν να υπάρχουν σε πολλές καταστάσεις ταυτόχρονα. Σαν να βρίσκονται σε δύο μέρη ή να έχουν δύο ιδιότητες μαζί — μέχρι κάποιος να τα μετρήσει.

Το πείραμα που έγραψε ιστορία

Ας πούμε γρήγορα τι ακριβώς συμβαίνει, για όσους δεν το θυμούνται.

Ο Erwin Schrödinger, ο Αυστριακός φυσικός, φαντάστηκε μια γάτα μέσα σε ένα σφραγισμένο κουτί. Μαζί της: ένα ραδιενεργό άτομο, ένας μετρητής Geiger και ένα μπουκαλάκι με δηλητήριο. Αν το άτομο διασπαστεί, ο μετρητής ενεργοποιεί έναν μηχανισμό που σπάει το μπουκάλι. Τέλος παιχνιδιού για τη γάτα. Αν δεν διασπαστεί, η γάτα ζει.

Το κβαντικό παράδοξο είναι ότι μέχρι να ανοίξεις το κουτί, δεν ξέρεις τι έγινε. Οπότε, από τη δική μας σκοπιά, η γάτα υπάρχει σε μια υπέρθεση και των δύο καταστάσεων — ζωντανή ΚΑΙ νεκρή ταυτόχρονα. Μόνο όταν κοιτάξουμε η πραγματικότητα "αποφασίζει" τι συνέβη.

Να σημειώσουμε ότι αυτό δεν ήταν ποτέ πραγματικό πείραμα. Ο ίδιος ο Schrödinger το χρησιμοποίησε για να δείξει πόσο παράξενη γίνεται η κβαντομηχανική όταν πας από τα μικροσκοπικά σωματίδια σε αντικείμενα της καθημερινότητας. Κανείς δεν σχεδίαζε να κλειστεί γάτα σε κουτί. (Φημ!)

Τώρα αρχίζει το καλό

Για δεκαετίες, οι φυσικοί υποψιάζονταν ότι οι υπερθέσεις θα μπορούσαν να είναι πολύ πιο περίπλοκες από το "δύο αντίθετα πράγματα μαζί". Αλλά να τις δημιουργήσουν στο εργαστήριο; Αυτό ήταν το δύσκολο κομμάτι.

Μέχρι τώρα.

Μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης δημοσίευσε έρευνα που με ενθουσίασε. Κατάφεραν να δημιουργήσουν αυτό που αποκαλούν "εξωτικές" κβαντικές υπερθέσεις — νέες ποικιλίες της γάτας του Schrödinger που δεν χωρούν στο απλό μοντέλο "το ένα ή το άλλο".

Πώς; Παγίδευσαν ένα ιόν στροντίου-88 (γιατί βέβαια — οι κβαντικοί φυσικοί λατρεύουν τα εξωτικά στοιχεία) και έκαναν κάποιες πραγματικά λεπτές χειρισμούς. Ελέγχαν την εσωτερική κβαντική κατάση του ιόντος (το "spin", κάτι σαν μια μικροσκοπική μαγνητική ιδιότητα) ΚΑΙ την κίνησή του μέσα στην παγίδα.

Σκέψου το έτσι: μέχρι τώρα, μπορούσαμε να δημιουργήσουμε υπερθέσεις μόνο με δύο αντίθετες καταστάσεις. Σαν διακόπτης που είναι είτε ανοιχτός είτε κλειστός. Αυτό που έκανε η ομάδα της Οξφόρδης είναι σαν να δημιούργησε έναν κβαντικό διακόπτη που μπορεί να είναι ανοιχτός, κλειστός, μερικώς ανοιχτός, να αναβοσβήνει σε συγκεκριμένο ρυθμό, ΚΑΙ σε μερικές ακόμα καταστάσεις που δεν είχαμε καν ονόματα — όλα ταυτόχρονα.

Ο επικεφαλής ερευνητής Sebastian Saner το είπε απλά: τώρα έχουν ένα "εργαλείο για να γλυπτούν τις κβαντικές υπερθέσεις σε σχεδόν οποιοδήποτε σχήμα". Οποιοδήποτε σχήμα. Δεν είναι μικρή δήλωση αυτή.

Γιατί να σε νοιάζει;

Ξέρω τι σκέφτεσαι — ωραίο για τους φυσικούς, αλλά τι γίνεται με τους υπόλοιπους;

Η απάντηση: βρισκόμαστε στα πρώτα στάδια κατασκευής κβαντικών υπολογιστών, που θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση σε όλα — από την ανακάλυψη φαρμάκων μέχρι τη μοντελοποίηση κλίματος και το σπάσιμο κωδικών κρυπτογράφησης. Αλλά αυτές οι μηχανές είναι απίστευτα ευάλωτες και κάνουν συχνά λάθη.

Το πρόβλημα είναι ότι οι σημερινοί κβαντικοί υπολογιστές βασίζονται σε "δύο επιπέδων" κβαντικά bits, ή qubits — ουσιαστικά η κβαντική εκδοχή του ανοιχτό/κλειστό. Αλλά αν μπορούμε να εργαστούμε με πιο σύνθετες κβαντικές καταστάσεις, ίσως καταφέρουμε να χτίσουμε πιο ανθεκτικά συστήματα που διορθώνουν τα λάθη τους μόνα τους.

Όπως είπε ο Saner: "Η εικόνα του κβαντικού συστήματος που βρίσκεται σε δύο μέρη ταυτόχρονα είναι μόνο η αρχή. Υπάρχει ένα πολύ μεγαλύτερο τοπίο πιθανών κβαντικών καταστάσεων, και ακόμα μαθαίνουμε πώς να το προσεγγίζουμε πειραματικά."

Η Μεγάλη Εικόνα

Αυτό που με συγκλονίζει περισσότερο είναι αυτό: η διάσημη φράση του Feynman ότι κανείς δεν καταλαβαίνει πραγματικά την κβαντομηχανική ήταν από το 1964. Έχουν περάσει σχεδόν εξήντα χρόνια, και ακόμα ανακαλύπτουμε νέα πράγματα. Ακόμα σπρώχνουμε τα όρια αυτού που επιτρέπει η πραγματικότητα.

Και ξέρεις τι; Αυτό μου φαίνεται αισιόδοξο. Υπάρχει τόσο πολλά που δεν ξέρουμε. Τόσα πολλά να εξερευνήσουμε. Το σύμπαν είναι πιο παράξενο και πιο ευέλικτο από ό,τι μας λέει η καθημερινή μας διαίσθηση, και κάθε τόσο παίρνουμε μια γεύση από το πόσο βαθιά είναι η rabbit hole.

Οπότε, την επόμενη φορά που κάποιος αναφέρει τη γάτα του Schrödinger σε δείπνο, πες του: "Α, αυτό είναι τόσο περασμένης δεκαετίας. Έχουμε προχωρήσει πολύ πέρα από τα βασικά ζωντανό-ή-νεκρό σενάρια. Η κβαντική φυσική έγινε τέχνη."

Οι συνδαιτυμόνες σου θα εντυπωσιαστούν ή θα ανησυχήσουν. Όπως και να 'χει, θα έχεις δίκιο.