Chińscy naukowcy z Uniwersytetu Nauki i Technologii dokonali przełomowego osiągnięcia w dziedzinie mechaniki kwantowej, tworząc stan superpozycji kwantowej utrzymujący rekordowe 10 000 atomów przez 1400 sekund. Wynik ten znacząco przewyższa poprzedni rekord, otwierając nowe perspektywy dla precyzyjnej metrologii i obliczeń kwantowych, a także pogłębiając zrozumienie fundamentalnych teorii fizycznych.
W ramach eksperymentu naukowcy schłodzili ponad 10 000 atomów do temperatur bliskich zera absolutnego, stabilizując je za pomocą wiązek światła. Każdy atom został następnie wprowadzony w stan superpozycji dwóch stanów spinowych, określany jako „stan kota Schrödingera”. Metafora ta opisuje system, który istnieje jednocześnie w wielu stanach, dopóki obserwacja nie spowoduje jego „kolapsu” do jednego, określonego stanu. Zwykle stany superpozycji są niezwykle wrażliwe na zakłócenia zewnętrzne, jednak w tym przypadku udało się je utrzymać przez rekordowe 1400 sekund. Naukowcy sugerują, że dalsze udoskonalenia w zakresie systemów próżniowych mogą jeszcze bardziej wydłużyć ten czas.
Barry Sanders z Uniwersytetu w Calgary, który nie brał udziału w badaniach, podkreślił znaczenie tego osiągnięcia, zwracając uwagę na wyjątkową stabilność „stanu kota Schrödingera” w obliczu zewnętrznych zakłóceń. Szczególna wrażliwość atomów na zmiany pola magnetycznego czyni je obiecującymi kandydatami do zastosowań w przyszłych czujnikach kwantowych.
Postęp w tej dziedzinie jest dynamiczny. Już w 2024 roku inny zespół badawczy osiągnął superpozycję dla największego wówczas obiektu – kryształu o masie 16 mikrogramów, co świadczy o szybkim rozwoju badań nad kwantowymi stanami systemów makroskopowych. Rynek komputerów kwantowych szacuje się, że może osiągnąć wartość ponad 65 miliardów dolarów do 2030 roku, co podkreśla potencjalne korzyści płynące z dalszych badań nad nowymi stanami kwantowymi.
Zasada superpozycji, kluczowa dla obliczeń kwantowych, pozwala kubitom na jednoczesne istnienie w wielu stanach, w przeciwieństwie do klasycznych bitów. Ta zdolność umożliwia komputerom kwantowym wykonywanie pewnych obliczeń wykładniczo szybciej niż komputery klasyczne, co jest kluczowe dla takich dziedzin jak symulacje molekularne czy kryptografia. Rozwój technologii kwantowych, w tym stabilnych stanów superpozycji, jest postrzegany jako fundamentalny dla przyszłości przetwarzania informacji i odkrywania nowych możliwości w nauce i technologii.