Ученые впервые подглядели за котом Шредингера

Американским ученым впервые удалось проследить непрерывную эволюцию во времени квантовой системы при ее переходе из одного состояния в другое. Фактически в своем новом исследовании специалистам удалось проследить за знаменитым котом Шредингера, не вскрывая ящик. В квантовой механике нельзя узнать, жив или мертв кот (исходное квантовое состояние частицы), находящийся в закрытой коробке (до измерения), не открыв ее (проведя измерение). Результаты своего исследования авторы изложили в своей статье в журнале Nature, которая также доступна в форме препринта на сайте arXiv.org. Кратко с ее содержанием можно ознакомиться на сайте Рочестерского университета.

Физики наблюдали траекторию перехода между двумя квантовыми уровнями особого объекта — трансмона. Для этого ученые помещали его в резонатор и облучали микроволновыми импульсами. В своей работе ученые получали явный вид траектории эволюции квантового состояния, проводя серию последовательных слабых измерений.

Такие измерения необходимы, чтобы не допустить так называемой редукции волновой функции квантового объекта. Это явление связано с характером процесса измерения в квантовой механике. В классическом мире информация об объекте получается в результате локального взаимодействия, распространяющегося с максимальной скоростью, равной скорости света. В квантовой механике измерение считается нелокальным процессом и получает различное толкование в зависимости от интерпретации теории.

В слабых измерениях небольшое воздействие на систему приводит к ее незначительному возмущению, которое почти неотличимо от первоначального. Однако для получения достоверной информации о состоянии системы такие измерения необходимо проводить достаточно большое число раз.

Так, ученые в своей работе хотя и говорят о том, что им удалось определить траекторию эволюции квантовой системы, графики, которые они получили, показывают ее в достаточно размытом виде. Тем не менее, четка видна область, в которой находится траектория.