Ein radikaler Unterschied zwischen der makroskopischen Welt und der mikroskopischen Welt begründet eine sehr wichtige physikalische Frage über die Grenzen des Quantenbereichs. Um also die Grenze zwischen der Quantenwelt und der klassischen Welt zu untersuchen, haben Physiker herausgefunden, wie man'Rasse'Schrödingers Katze.
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Was ist das Katzenexperiment von Schrödinger?
Schrödingers Katze ist ein Gedankenexperiment des deutschen Physikers aus dem Jahr 1935Erwin Schrödinger. Es positioniert eine Katze in einer versiegelten Kiste und befindet sich in einem Quantenüberlagerungszustand, in dem sie gleichzeitig tot und lebendig ist. Wenn ein Beobachter jedoch in die Kiste blickt, sieht er die Katze entweder lebendig oder tot, abernicht sowohl lebendig als auch tot.Die Kopenhagener Interpretation des toten und lebendigen Zustands der Katze wirft die Frage auf, wann genau die Quantenüberlagerung endet und die Realität die eine oder andere Möglichkeit trifft.
Schrödinger hat dieses theoretische Experiment entworfen, um den radikalen Unterschied zwischen der makroskopischen Welt, die wir gewohnt sind, und der mikroskopischen Welt, die von den Gesetzen der Quantenphysik kontrolliert wird, zu demonstrieren. Außerdem zeigt das Gedankenexperiment, wie extrem widersprüchlich es istist der Versuch, Quantenkonzepte auf makroskopische Szenarien anzuwenden.
Schrödingers Katze züchten
Physiker der Universität Calgary und die Russisches Quantenzentrum hat herausgefunden, wie man Schrödingers Katze züchtet, um die Grenzen zwischen Quanten- und klassischer Welt zu studieren. Sie haben eine Methode für Erzeugung von Quantenüberlagerungszuständen mit Parametern, die potenziell über mikroskopische Grenzen hinausgehen können. Alexander Lvovsky, der Teamleiter des Forschungsprojekts, erklärt der Zweck ihres Studiums.
"Eine der grundlegenden Fragen der Physik ist die Grenze zwischen der Quanten- und der klassischen Welt. Können Quantenphänomene ideale Bedingungen vorausgesetzt in makroskopischen Objekten beobachtet werden? Auf diese Frage gibt die Theorie keine Antwort: Vielleicht gibt es keine solche Grenze. WasWir brauchen ein Werkzeug, das es beweist".
Das physikalische Analogon der Schrödinger-Katze, die beiden Zustände mit entgegengesetzten Eigenschaften, liefert dieses gewünschte Werkzeug. Dies ist eine Überlagerung zweier gleichförmiger Lichtwellen mit entgegengesetzten Amplituden. Aber solche Überlagerungen waren bisher nicht möglich, wenn die Terme mehr als vier enthieltenPhotonen. Also haben die Physiker versucht, solche Zustände zu "züchten" und haben es geschafft, optische "Katzen" mit zufällig hohen Amplituden zu erhalten. Anastasia Pushnika, eine Mitautorin des Experiments, enthüllt ihre Methode beim "Züchten" einer Katze.
"Im Wesentlichen verursachen wir eine Interferenz von zwei "Katzen" an einem Strahlteiler. Dies führt zu einem verschränkten Zustand in den beiden Ausgangskanälen dieses Strahlteilers. In einem dieser Kanäle befindet sich ein spezieller Detektordieser Detektor zeigt ein bestimmtes Ergebnis, im zweiten Ausgang wird eine "Katze" geboren, deren Energie mehr als doppelt so groß ist wie die des ersten".
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Aus dem Experiment der Gruppe wurden mehrere Tausend von Schrödingers Katzen erzeugt und die durchschnittliche Anzahl von Photonen stieg von 1.3 bis 3.4. Durch Iteration des experimentellen Prozesses, wie oft möglich, kann er zeigen, ob die Quantenwelt eine Grenze hat und Demid Sychev, Erstautor der Studie, ausdrücken dieses große Potenzial des Experiments.
"Wichtig ist, dass der Vorgang wiederholt werden kann: Neue "Katzen" können wiederum auf einem Strahlteiler überlagert werden, wodurch eine mit noch höherer Energie entsteht usw. So ist es möglich, die Grenzen derSchritt für Schritt durch die Quantenwelt und schließlich zu verstehen, ob sie eine Grenze hat".
Die Gruppe möchte die makroskopischen Schrödinger-Katzen für Quantenkommunikationstechnologien und auch für Quantencomputing nutzen.
Ihr Papier zu dieser Studie ist in veröffentlichtNaturphotonik.
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