Στον κόσμο της Κβαντικής Φυσικής, ένα ακόμη ρεκόρ φαίνεται ότι μόλις καταρρίφθηκε. Ερευνητές του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας ισχυρίζονται ότι παρατήρησαν άτομα σε κατάσταση Κβαντικής Υπέρθεσης (Quantum Superposition) για 23 λεπτά. Η ικανότητα να διατηρούνται σταθερές οι κβαντικές καταστάσεις για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα θα μπορούσε να βοηθήσει να γίνουν οι κβαντικές συσκευές πιο ανθεκτικές και να ανακαλυφθούν νέα παράξενα φαινόμενα στην Κβαντική Φυσική.
Η υπέρθεση είναι ένα φαινόμενο κατά το οποίο ένα αντικείμενο σε μια δεδομένη στιγμή έχει τη δυνατότητα να καταλάβει πολλές διαφορετικές καταστάσεις, αλλά η πραγματική κατάσταση του αντικειμένου είναι άγνωστη. Πολύ μικρά σωματίδια, όπως τα φωτόνια ή τα ηλεκτρόνια, επιδεικνύουν αυτή τη συμπεριφορά. Συμπεριφέρονται σαν κύματα, καταλαμβάνοντας δυνητικά ένα εύρος θέσεων ανά πάσα στιγμή, παρά σαν σωματίδια με μια μοναδική θέση. Το κρίσιμο είναι ότι, όταν ένα αντικείμενο σε υπέρθεση παρατηρείται, η κατάστασή του καταρρέει και το βλέπουμε μόνο σε μία από τις πιθανές καταστάσεις του. Μπορείτε να το φανταστείτε αυτό όπως ένα νόμισμα που καθώς περιστρέφεται στον αέρα, είναι δυνητικά και κορώνα ή γράμματα ταυτόχρονα, αλλά όταν το κοιτάξετε αφού προσγειωθεί, μπορεί να είναι μόνο η μία ή η άλλη πλευρά.
Μπορεί επίσης να έχετε ακούσει ότι η υπέρθεση εξηγείται με το περίφημο παράδοξο της γάτας του Schrödinger. Πρόκειται για ένα πείραμα σκέψης που πρότεινε ο Φυσικός Erwin Schrödinger, στο οποίο μια γάτα τοποθετείται σε ένα σφραγισμένο κουτί με ένα ραδιενεργό υλικό που θα διασπαστεί τυχαία, το οποίο, όταν το κάνει, σκοτώνει τη γάτα. Μέχρι να ανοίξετε το κουτί, το πείραμα προτείνει ότι η γάτα βρίσκεται σε υπέρθεση, όντας ταυτόχρονα ζωντανή και νεκρή. Αν και χρησιμοποιείται συνήθως για να εξηγήσει την υπέρθεση, το πείραμα του Schrödinger είχε σκοπό να δείξει τον φαινομενικό παραλογισμό αυτής της κβαντικής συμπεριφοράς.
Εδώ και χρόνια, οι ερευνητές έχουν καταφέρει να συλλάβουν μικροσκοπικά αντικείμενα να παρουσιάζουν υπέρθεση, με σωματίδια φωτός, ακόμη και μικροσκοπικούς κρυστάλλους στο εργαστήριο, να καταλαμβάνουν ταυτόχρονα πολλαπλές καταστάσεις. Αλλά τα αντικείμενα σε αυτά τα πειράματα ήταν πάντα πολύ ασταθή και η έκθεση της υπέρθεσης εξαιρετικά φευγαλέα. Ωστόσο, στη νέα μελέτη, οι Κινέζοι ερευνητές, με επικεφαλής τον φυσικό Zheng-Tian Lu, φαίνεται ότι χρησιμοποίησαν παγιδευμένα στο φως άτομα για να διατηρήσουν το φαινόμενο.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν περίπου 10.000 άτομα ιττερβίου, τα οποία έψυξαν σε μερικά χιλιοστά του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν και παγίδευσαν με τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις του φωτός laser. Υπό αυτές τις συνθήκες, οι κβαντικές καταστάσεις των ατόμων μπορούσαν να ελεγχθούν με μεγάλη ακρίβεια και οι ερευνητές το εκμεταλλεύτηκαν αυτό για να θέσουν κάθε άτομο σε μια υπέρθεση δύο ταυτόχρονων καταστάσεων που είχαν δύο πολύ διαφορετικά σπιν.
Γενικά, οι διαταραχές από το περιβάλλον των ατόμων θα τα οδηγούσαν σε κατάρρευση σε μια ενιαία κατάσταση μέσα σε δευτερόλεπτα ή χιλιοστά του δευτερολέπτου, αλλά οι ερευνητές κατάφεραν να συντονίσουν τα laser με ακρίβεια ώστε να τα διατηρήσουν για μια άνευ προηγουμένου διάρκεια 1.400 δευτερολέπτων ή 23 λεπτών. Είναι σημαντικό να σημειωθεί, ωστόσο, ότι η εργασία δεν έχει ακόμη αξιολογηθεί επίσημα από ανεξάρτητο φορέα.
Επειδή παρατείνει την υπέρθεση για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα, μια τέτοια τεχνική, αν αποδειχθεί ότι είναι δυνατή, θα μπορούσε στο μέλλον να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση και τη μελέτη μαγνητικών δυνάμεων, να διερευνήσει νέα και εξωτικά φαινόμενα στη Φυσική ή ακόμη και να επιτρέψει την κατασκευή πολύ σταθερής κβαντικής μνήμης σε υπολογιστές.
[via]
