Látható objektumnál is mérhetők a kvantumhatások

Első alkalommal figyelték meg egy szabad szemmel is látható objektumnál a kvantum-szuperpozíciót.

Bár Aaron O'Connell csapatának a Santa Barbarai Kalifornia Egyetemen még nem Schrödinger híres gondolatkísérletének macskája volt a kísérleti alanya, ami az élet és a halál kvantummechanikai szuperpozíciójában lebegve egyszerre volt eleven és holt, egy parányi rezgő fémcsíkon sikerült bemutatniuk, hogy az képes egy időben rezegni és nyugalomban is maradni. A fémcsík mindössze 60 mikrométer hosszú, azonban már szabad szemmel is látható, nem úgy a jelenség, a megfigyelés ugyanis kizökkenti a tárgyat a szuperpozícióból. A szuperpozíció elve szerint egy részecske akkor van kevert állapotban, amikor a tulajdonságait nem tudjuk egyértelműen megállapítani, vagyis ha sikerül megállapítanunk az állapotát a szuperpozíció összeroppan, mivel a részecske immár egyértelműen a lehetséges állapotok egyikébe kerül.

Ezek a kvantumfurcsaságok és az egyszerre két helyen tartózkodó objektumok jelenleg legfeljebb atomi és molekuláris szinten ismertek, ami megfoghatatlan a hétköznapi ember számára, magyarázta O'Connell, aki az Amerikai Fizikai Társaság márciusi ülésén ismertette eredményeiket.

A fizikusok régóta szeretnék bebizonyítani, hogy minden tárgy - mérettől függetlenül - ugyanazoknak a törvényeknek engedelmeskedik. A kvantummechanikával nem ilyen egyszerű a helyzet, minél nagyobb ugyanis egy objektum, annál könnyebben semmisíti meg törékeny kvantumállapotát a külvilág bomlasztó hatása. O'Connell kísérleteihez rendkívüli előkészületek és 25 mK (millikelvin) hőmérséklet szükségeltetett, hogy a kvantumállapotot legalább néhány milliszekundumon át mérni tudják, mielőtt megsemmisült volna. "Egy hajszálon múlt, de elegendő volt, hogy lássuk az első kvantumlenyomatot" - mondta Markus Aspelmeyer, az osztrák Bécsi Egyetem munkatársa, aki nem vett részt a kutatásban.

A kulcs a rezgő csík és egy szupravezető kubit, egy parányi elektromos áramkör összekapcsolásában rejlett, utóbbi könnyedén elkészíthető két energiaállapot szuperpozíciójában. "A kubit egy hídként funkcionál a mikroszkopikus és a makroszkópos világ között" - mondta O'Connell. Ha a kubit két állapot közötti váltakozásának frekvenciáját sikerül úgy hangolni, hogy az megegyezzen a fémcsík rezgési frekvenciájával, a kubit kvantumállapota tetszés szerint átvihető a rezonátorra. A mérések során a rezonátor néha a nem oszcilláló alapállapotában, néha egy oszcilláló izgalmi állapotban volt. "Olyan mintha egy előre-hátra lengő hinta lenne, amit egy időben lökünk és nem lökünk" - mondta O'Connell.

"Ez egy rendkívül nehéz, ugyanakkor kreatív munka" - összegzett Khaled Karrai, a müncheni Ludwig-Maximilian Egyetem kutatója. "Amennyiben helytálló, akkor ez egy áttörés." Schrödiger macskája a jeges körülmények között aligha venné fel mindkét állapotot, tehát a következő mérföldkő a hőmérséklet növelése lehet. Mindenesetre bizonyítást nyert a kvantumfizika különös hatása a látható objektumokra. A kérdés, vajon tényleg elképzelhető, hogy hamarosan egy valódi hintát próbálhatnak egy meghatározhatatlan kvantumállapotba helyezni? O'Connell szerint nem elrugaszkodott a feltevés, úgy véli hogy a közeli jövőben - az elkövetkező 20 évben - ilyen nagy tárgyakkal is eredményesen kísérletezhetnek.