In der Welt In der Quantenphysik scheint gerade ein weiterer Rekord gebrochen worden zu sein. In einem Papier Forscher der University of Science and Technology of China, die auf der Preprint-Seite ArXiv aufgeführt sind, behaupten, 23 Minuten lang Atome in einem Zustand der Quantenüberlagerung beobachtet zu haben. Die Fähigkeit, Quantenzustände über einen so langen Zeitraum stabil zu halten, könnte dazu beitragen, Quantengeräte langlebiger zu machen und seltsame neue Effekte in der Quantenphysik zu entdecken, argumentieren sie.
Überlagerung ist ein Phänomen, bei dem ein Objekt zu einem bestimmten Zeitpunkt das Potenzial hat, mehrere verschiedene Zustände einzunehmen, der tatsächliche Zustand des Objekts jedoch unbekannt ist. Sehr kleine Objekte wie Photonen oder Elektronen zeigen dieses Verhalten; Sie verhalten sich wie Wellen und nehmen möglicherweise zu jedem Zeitpunkt eine Reihe von Positionen ein, und nicht wie Teilchen mit einer singulären Position. Entscheidend ist, dass bei der Beobachtung eines überlagerten Objekts sein Zustand zusammenbricht und es nur noch in einem seiner möglichen Zustände zu sehen ist. Das kann man sich so vorstellen eine Münze wird geworfen– Während es sich in der Luft dreht, ist es möglicherweise gleichzeitig Kopf oder Zahl, aber wenn man es nach der Landung betrachtet, kann es nur das eine oder das andere sein.
Möglicherweise haben Sie auch davon gehört, dass Superpositionen mit Schrödingers berühmtem Katzenparadoxon erklärt werden. Hierbei handelte es sich um ein vom Physiker Erwin Schrödinger vorgeschlagenes Gedankenexperiment, bei dem eine Katze in eine versiegelte Kiste mit radioaktivem Material gesetzt wird, das zufällig zerfällt und dabei die Katze tötet. Bis Sie die Schachtel öffnen, deutet das Experiment darauf hin, dass sich die Katze in einer Überlagerung befindet und gleichzeitig lebendig und tot ist. Obwohl Schrödingers Experiment häufig zur Erklärung der Superposition verwendet wird, sollte es die scheinbare Absurdität dieses Quantenverhaltens zeigen.
Seit Jahren ist es Forschern gelungen, winzige Objekte zu fangen, die Überlagerungen aufweisen, wobei sich im Labor gezeigt hat, dass Lichtteilchen und sogar winzige Kristalle mehrere Zustände gleichzeitig einnehmen. Aber die Objekte in diesen Experimenten waren immer sehr instabil und ihre Überlagerung war äußerst flüchtig. In der neuen Studie scheinen die chinesischen Forscher unter der Leitung des Physikers Zheng-Tian Lu jedoch lichteingefangene Atome verwendet zu haben, um das Phänomen aufrechtzuerhalten.
Die Forscher nutzten etwa 10.000 Ytterbiumatome, die sie auf wenige Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abkühlten und mit den elektromagnetischen Kräften des Laserlichts einfingen. Unter diesen Bedingungen ließen sich die Quantenzustände der Atome sehr präzise steuern, und die Forscher nutzten dies, um jedes Atom in eine Überlagerung zweier gleichzeitiger Zustände mit zwei sehr unterschiedlichen Spins zu versetzen.
Im Allgemeinen würden Störungen durch die Umgebung der Atome dazu führen, dass sie innerhalb von Sekunden oder Millisekunden in einen einzigen Zustand kollabieren, aber die Forscher konnten die Laser präzise abstimmen, um sie für eine beispiellose Dauer von 1.400 Sekunden oder 23 Minuten aufrechtzuerhalten. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Arbeit noch nicht offiziell einer unabhängigen Begutachtung unterzogen wurde.
Da sie die Überlagerung so lange verlängert, könnte eine solche Technik, wenn sie sich als möglich erweist, in Zukunft zur Erkennung und Untersuchung magnetischer Kräfte, zur Untersuchung neuer und exotischer Effekte in der Physik oder sogar zur Schaffung eines sehr stabilen Quantencomputerspeichers eingesetzt werden .
Diese Geschichte erschien ursprünglich auf WIRED Italien und wurde aus dem Italienischen übersetzt.
