Физики приравняли электрическую цепь к квантовой системе

Прорыв в квантовой механике совершили физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB). Используя сверхпроводящую электроцепь, исследователи показали, что она подчиняется тем же самым законам, что и квантовая система.

Схема фазового кубита (иллюстрация ptb.de).

Сам метод эксперимента не нов – так, например, ранее мы рассказывали о косвенном изменении суперпозиции кубита, призванном выяснить, так ли важна роль "эффекта наблюдателя".

Однако цель нового опыта была иной. Учёные опирались на известное явление квантовой сцепленности (Quantum entanglement), при котором параметры двух или большего числа объектов должны описываться во взаимосвязи друг с другом. Как следствие, неизбежны корреляции между наблюдаемыми физическими свойствами объектов.

Авторы опыта использовали эффект "Перехода Джозефсона" (Josephson junction), наблюдаемого между двух металлических сверхпроводников, разделённых очень тонким (1 нанометр) изоляционным барьером, через который может проходить частица. Так были получены фазовые кубиты (Phase qubit), функционировавшие как частицы со спином 1/2.

Исследователям удалось их "запутать" и провести измерение квантового состояния одновременно. Такое измерение называется "нарушением неравенства Белла" (Bell inequality). В твёрдом теле квантовую запутанность уже удалось недавно осуществить, а вот неравенство Белла нарушают впервые. Выводы, сделанные учёными из этого достижения, поистине уникальны.

"Неравенство Белла было создано для тестирования неклассического (квантового) поведения частиц. В те времена и не предполагалось, что квантовая механика может быть полноценно применена к классической твердотельной системе, — говорит Джон Мартинис (John Martinis), один из участников эксперимента, результаты которого были опубликованы в Nature. — Уже сам факт того, что принцип работает в условиях, не предполагавшихся его автором, прямо доказывает: квантовая механика – наиболее точная модель для описания действия макроскопической электроцепи".