Físicos criam o gato de Schrödinger mais gordo de todos os tempos

Imagine um gato. Eu suponho que você está imaginando um vivo. Isso não importa. Você está errado de uma forma ou de outra – mas também está certo.

Esta é a premissa do experimento mental de Erwin Schrödinger de 1935 descrevendo estados quânticos, e agora os pesquisadores conseguiram criar um gato de Schrödinger gordo (ou seja, massivo), testando os limites do mundo quântico e onde ele cede à física clássica.

A experiência de Schrödinger é a seguinte: um gato é colocado em uma caixa com um veneno que é liberado de seu recipiente quando um átomo de uma substância radioativa, também na caixa, decai. Como é impossível saber se a substância irá decair ou não em um determinado período de tempo, o gato está vivo e morto até que a caixa seja aberta e uma verdade objetiva seja estabelecida. (Você pode ler mais sobre o experimento mental Aqui.)

Da mesma forma, partículas em estados quânticos (qubits, se usados ​​como bits em um computador quântico) residem em uma superposição quântica (ou seja, tanto ‘vivos’ quanto ‘mortos’) até serem medidos, ponto em que a superposição se desfaz. Ao contrário dos bits de computador comuns, que têm um valor de 0 ou 1, os qubits podem ser 0 e 1 ao mesmo tempo.

Agora, os pesquisadores fizeram um gato de Schrodinger muito mais pesado do que os criados anteriormente e testaram as águas barrentas onde o mundo da mecânica quântica dá lugar à física clássica para o familiar mundo macroscópico. sua pesquisa é Publicados esta semana na revista Science.

Em vez do gato hipotético, havia um pequeno cristal que foi levado a uma superposição de dois estados vibracionais. Os estados vibracionais (para cima ou para baixo) são sinônimos de vivo ou morto no experimento mental de Schrödinger.Um circuito supercondutor, efetivamente um qubit, foi usado para representar o átomo. A equipe acoplou um material gerador de campo elétrico ao circuito, permitindo que sua superposição fosse transferida para o cristal. Capa?

“Ao sobrepor os dois estados vibracionais do cristal, criamos efetivamente um gato de Schrödinger de 16 microgramas”, disse Yiwen Chu, físico da ETH Zurich e principal autor do estudo, em uma universidade. liberar.

16 microgramas é aproximadamente a massa de um grão de areia, e isso é um gato muito gordo no nível quântico. De acordo com o comunicado de imprensa, é “vários bilhões de vezes mais pesado que um átomo ou molécula, tornando-o o gato quântico mais gordo de todos os tempos”.

Não é a primeira vez que os físicos testam se o comportamento quântico pode ser observado em objetos clássicos. Outra equipe no ano passado explicaram que eles haviam emaranhado quânticamente um tardígradoembora vários físicos tenham dito ao Gizmodo que a alegação era Poppycock.

Isso é um pouco diferente, já que a equipe mais recente testou apenas a massa de um objeto em um estado quântico, não a capacidade de emaranhar um ser vivo. Embora isso não esteja nos planos da equipe, trabalhar com massas ainda maiores “nos permitirá entender melhor por que os efeitos quânticos estão desaparecendo no mundo macroscópico dos gatos reais”, disse Chu.

Quanto à verdadeira fronteira entre os dois mundos? “Ninguém sabe”, escreveu Matteo Fadel, físico da ETH Zurich e coautor do artigo, em um e-mail ao Gizmodo. “Isso é interessante e por que a detecção de efeitos quânticos em sistemas com massa crescente é tão inovadora”.

A nova pesquisa pega o famoso experimento mental de Schrödinger e dá a ele algumas aplicações práticas. O controle de materiais quânticos em superposição pode ser útil em diversas áreas que requerem medições muito precisas; por exemplo ajuda reduzir o ruído nos interferômetros que medem ondas gravitacionais.

Fadel está atualmente investigando “se a gravidade desempenha um papel na decoerência dos estados quânticos, ou seja, se ela é responsável pela transição do quântico para o clássico como proposto por Penrose algumas décadas atrás”. A gravidade não parece existir no nível subatômico e não é contabilizada no Modelo Padrão da física de partículas.

O mundo quântico está maduro para novas descobertasmas infelizmente está recheado de desconhecido, becos-sem-saídaE novos problemas irritantes.

Mais: Cientistas salvam o gato de Schrödinger