Важный прорыв в квантовой физике: ученые создали экзотические суперпозиции

Физики из Оксфордского университета успешно провели сложнейший эксперимент, открыв новую главу в квантовой механике. Согласно данным иксбт.ком, исследователи впервые в истории на практике получили произвольные суперпозиции из нерегулярных и «сжатых» состояний квантового гармонического осциллятора. До этого подобные экзотические комбинации описывались лишь теоретически, а практические работы ограничивались привычными состояниями «кота Шредингера». Об этом сообщает сообщает Иксбт.ком.

Для достижения этого результата ученые использовали единственный ион стронция-88 (стронтиум-88), помещенный в ловушку Пауля. При этом внутренние электронные уровни иона выполняли роль кубита, а механические колебания играли роль квантового гармонического осциллятора. Специалистам удалось запутать движение иона с его спиновым состоянием с помощью нелинейных взаимодействий различного порядка, зависящих от спина.

Новый подход и точное управление

Гибридная схема, примененная в ходе эксперимента, позволила привести осциллятор в нужную суперпозицию, включая четные или нечетные комбинации сжатых пакетов. Добавив спин-зависимое смещение, авторы разнесли эти пакеты друг от друга в фазовом пространстве. В результате были получены аналоги «кота», собранные не из традиционных блоков, а напрямую из ядерных и нерегулярных блоков.

Специалисты составили карту состояний в фазовом пространстве, зафиксировав в ней четкий интерференционный узор с глубинами, уходящими в отрицательную область. В классической физике вероятность не может быть отрицательной, однако именно этот фактор стал главным доказательством того, что здесь сформировалась не просто совокупность обычных вероятностей, а истинная квантовая суперпозиция.

Новые возможности для квантовой инженерии

Совпадение полученных результатов с цифровой моделью превысило 90 процентов. Самое главное, мера неклассичности новых суперпозиций при том же уровне энергии колебаний оказалась выше, чем у фоковских состояний или традиционных «котов Шредингера». Это означает, что созданный объект сложнее просчитать на классическом компьютере, а для квантовых вычислений он является более мощным ресурсом.

Универсальность данной методики позволяет переносить ее на любые системы со спин-осцилляторной связью: сверхпроводящие цепи, атомы в оптических резонаторах и наночастицы в ловушке. В результате сложные неклассические состояния превращаются из простых математических упражнений в инструменты квантовой инженерии. Специалисты и теоретики продолжают работу над количественной оценкой «квантовости» созданных состояний.