Вчені поставили новий рекорд в квантової суперпозиції

Принцип суперпозиції - відмінна риса квантової теорії, яка випливає з одного з найбільш фундаментальних рівнянь квантової механіки - рівняння Шредінгера. Воно полягає в тому, що квантові системи виявляються здатні бути не тільки в двох протилежних станах - для простоти назвемо їх «0» і «1», - але і в третьому, що поєднує попередні два.

Дослідити цей принцип виявилося найзручніше на елементарних частинках - фотонах, електронах і нейтронах. Потім вчені поставили аналогічні досліди на атомах: виявилося, що вони також можуть перебувати в суперпозиції. Більш складним виявилося перевести в суперпозицію молекули. У попередніх роботах вченим вдалося зробити подібне з з'єднанням, які мають значення молекулярної маси в кілька сотень дальтон.

Новий рекорд поставили вчені з Віденського університету. Їм вдалося застосувати принцип суперпозиції до молекули масою в 25 тисяч дальтон. Вона має формулу C707H260F908N16S53Zn4 і складається більш ніж з 40 тисяч протонів, нейтронів і електронів.

Щоб така молекула була стабільна, вчені використовували спеціальні методи синтезу. Потім вони сформували надтонкий «промінь» з цих молекул в надвисокому вакуумі. Для аналізу одержані з'єднань у Відні був створений спеціальний интерферометр довжиною понад два метри. За словами авторів, отримані в експерименті результати повністю узгоджуються з квантової теорії.

У цих експериментах молекули залишалися в суперпозиції більш семи мілісекунд - досить довго, щоб вважати стан стабільним. За словами фахівців, їх дослідження відкриває шлях кількома альтернативними квантовим теоріям, які в перспективі можуть з'єднати закони макроскопічного і квантового світів.

Фото: pro-physik