레이저 펄스가 루비듐 원자에서 튀어 나와 양자 세계로 들어갔다 – "슈뢰딩거의 고양이"의 이상한 물리학을 받아 들였다. 그런 다음 다른 사람도 같은 일을했습니다. 그리고 또 다른.
레이저 펄스는 수염이나 발이 자라지 않았습니다. 그러나 그들은 유명한 양자 물리학 사고 실험 Schrödinger의 고양이처럼 중요한 방식으로 변했습니다. 그것들은 동시에 동시에 모순되는 두 상태 사이의 림보에 존재하는 아원 물리 물리학의 동시에 죽은 죽은 살아있는 생명체처럼 행동하는 큰 물체였습니다. 그리고 그들이 태어난 핀란드의 실험실은 그들이 만들 수있는 수에 제한이 없었습니다. 펄스 후 펄스는 양자 세계의 생물로 변했습니다. 그리고 그 "양자 고양이"는 실험 기계 내부에 단지 1 초 동안 존재했지만 불멸의 가능성을 가졌습니다.
실험에 참여한 독일 Max Planck Quantum Optics 연구소의 연구원 인 Bastian Hacker는“우리 실험에서 탐지기가 즉시 탐지기로 보내 져서 생성 된 직후에 파괴되었다”고 말했다.
해커는 라이브 사이언스에 말했다.
"광학 상태는 영원히 살 수 있습니다. 따라서 우리가 펄스를 밤하늘로 보내면 그 상태에서 수십억 년 동안 살 수있었습니다."
그 수명은 이러한 펄스를 매우 유용하게 만드는 요소 중 하나라고 덧붙였다. 수명이 긴 레이저 고양이는 광섬유를 통한 장기 이동에도 견딜 수있어 양자 컴퓨터 네트워크에 유용한 정보 단위가됩니다.
양자 고양이, 죽은 살아있는
슈뢰딩거의 고양이처럼 레이저 펄스를 만드는 것은 무엇을 의미합니까? 우선, 고양이는 애완 동물이 아니 었습니다. 물리학자인 에르빈 슈뢰딩거 (Erwin Schrödinger)는 1935 년에 자신과 동료들이 발견 한 양자 물리학의 불합리성을 지적하기 위해 제안한 사고 실험이었습니다.
양자 물리학은 특정 조건 하에서 입자가 동시에 두 개의 상반되는 특성을 가질 수 있다고 지시합니다. 입자의 스핀 (거시적 스케일에서 볼 수있는 회전과는 다르게 양자 측정)은 "위로"올라 가면서 "아래로"일 수 있습니다. 스핀이 측정 될 때만 입자가 어떤 식 으로든 붕괴됩니다.
물리학 자들은이 행동에 대한 몇 가지 해석을 가지고 있지만 가장 인기있는 (코펜하겐 해석이라고도 함) 입자는 관찰되기 전에 입자가 실제로 스핀 업 또는 스핀 다운되지 않는다고 말합니다. 그때까지, 그것은 국가들 사이의 일종의 헷갈리는 네더 월드에 있으며 외부 관찰자가 강제로 할 때만 결정합니다.
슈뢰딩거는 이것이 약간의 기묘한 의미를 가지고 있음을 알아 차렸다.
그는 고양이, 원자 및 독 가스의 밀봉 된 유리 약병을 포함하는 불투명 한 강철 상자를 상상했다. 원자가 붕괴되면 (양자 역학 덕분에 가능성은 확실하지는 않지만) 상자 안의 메커니즘이 유리를 산산조각내어 고양이를 죽입니다. 원자가 붕괴되지 않으면 고양이는 살 것입니다. Schrödinger는 고양이를 상자에 1 시간 동안 방치하면 고양이는 삶과 죽음 사이의 "중첩"상태가된다고 말했다.
그가 암시하고있는 문제는 전혀 이해가되지 않는다는 것입니다.
그러나 슈뢰딩거의 고양이는 고전 물리학의 법칙을 따르는 거시적 규모의 물건에 대한 일종의 유용한 속기가되었지만 양자 객체와 상호 작용하여 하나의 특성도 완전히 다른 특성도 갖지 않습니다.
1 월 14 일자 Nature Photonics 저널에 실린 논문에 설명 된 새로운 실험에서 연구원들은 두 가지 양자 상태 사이에 중첩되는 레이저 펄스를 만들었습니다. 그들은 작은 맥박을 "비행 고양이 상태"라고 불렀습니다.
그것들을 만들기 위해 먼저 루비듐 원자를 폭이 0.02 인치 (0.5mm) 인 두 거울 사이의 구멍 (소금 한 알의 폭)에 한정했습니다. 원자는 3 개의 상태 중 하나 일 수 있습니다 : 2 개의 "접지"상태 또는 1 개의 "여진 된"상태. 빛이 공동에 들어 왔을 때, 그것은 원자와 얽히게되었으며, 그 상태는 기본적으로 원자의 상태와 연결되어 있음을 의미합니다.
그런 다음, 광 펄스가 광 검출기에 부딪쳤을 때, 그것은 중간 정도의 징조를 보였으며, 어떤 종류의 원자와 얽힌 것처럼 완전히 행동하지도 않았습니다. 빛으로 만든 비행 고양이였습니다.
해커는 그 중간 정도가 광파의 위치와 관련이 있다고 말했다. 원자를 잃어버린 후에도 빛은 언덕과 계곡, 언덕과 계곡과 같은 파도처럼 공간을 통해 계속 움직였습니다.
그러나 해커는 라이브 사이언스에게 빛의 파도가 언덕 꼭대기에 도달하거나 계곡으로 내려가는 지 확실하지 않다고 말했다.
빛은 적어도 두 개의 서로 다른 파도를 만들어 마치 서로의 거울상처럼 행동했습니다.
(실제로, 빛은 훨씬 더 가능한 모양을 가질 수 있습니다. 파도는 항상 "언덕"의 상단과 "밸리"의 하단 사이의 모든 지점을 차지할 가능성이있었습니다. 가장 확실하지 않은 두 가지 상태)
연구원들은 길을 따라 이동하는 고양이를 한 곳에서 다른 곳으로 보내는 능력이 양자 네트워킹에 유용 할 수 있다고 말했다. 해커는 전기보다는 양자 네트워크가 양자 컴퓨터 사이에서 빛을주고받을 수 있기 때문이라고 설명했다.
"보내기 가장 쉬운 것은 단일 광자 일 것이지만, 길을 잃으면 운반 된 정보는 사라진다"고 그는 말했다. "고양이 상태는 광 손실을 검출하고이를 정정 할 수있는 방식으로 양자 정보를 인코딩 할 수있다. 모든 광 전송에는 손실이 있지만, 정보는 완벽하게 전송 될 수있다."
그러나 아직해야 할 일이 남아 있습니다. 연구자들이 고양이를 "결정 론적으로"만들 수 있었지만, 실험을 수행 할 때마다 고양이가 등장했다는 것을 의미했지만 고양이가 항상 짧은 거리의 수 광기에서 살아남지는 못했습니다. 광학은 까다 롭고 때로는 거기에 도착하기 전에 빛이 빠져 나옵니다.
또한 합리적 인 사람은이 광 펄스가 실제로 슈뢰딩거의 고양이로 간주되는지 여부에 의문을 가질 수 있습니다. 그것들은 확실히 고전적인 물체입니다. 즉, 대규모 물체의 결정 론적 법칙을 따릅니다. 그러나 연구원들은 논문에서 단지 4 개의 광자 규모에서 레이저가 거시적 및 양자 규모의 가장자리에 있음을 인정했습니다. 그래서 그것들은 가장 광범위한 정의에서만 거시적이라고 할 수 있습니다.
해커는“실제로 거시적 인 물체에 가까운 광자는 거의 없다”고 말했다. "우리가 사용한 것과 같은 코 히어 런트 광 펄스의 포인트는 진폭이 기본 제한없이 지속적으로 확장 될 수 있다는 것입니다."
다시 말해, 이것들은 작은 고양이입니다. 그러나 슈뢰딩거의 거대한 고양이를 만들기 위해 동일한 기본 아이디어를 사용할 수 없었던 이유는 없습니다.
그러나 연구원들은 궁극적으로이 용어를 사용하는데 자신감을 가지고 있었고, "광학 비행 고양이 상태"는 그 용어와 관련이 있습니다.
