Физики Вены добились крупнейшей квантовой суперпозиции массивного объекта

Эрвин Шрёдингер, австрийский физик-теоретик XX века, сформулировал один из наиболее известных мысленных экспериментов в науке — парадокс Кота Шрёдингера. Этот концептуальный пример, представленный в 1935 году, наглядно демонстрировал принцип квантовой суперпозиции, предполагая, что кот в запечатанном ящике одновременно жив и мёртв до момента наблюдения. Современная наука продолжает продвигаться к реализации этой теории в макроскопических масштабах, что подтверждается последними достижениями.

Коллектив физиков из Венского университета добился создания самой крупной на сегодняшний день квантовой суперпозиции массивного объекта. Исследование, опубликованное в журнале Nature 21 января 2026 года, продемонстрировало, что отдельные кластеры, состоящие примерно из 7000 атомов натрия и имеющие диаметр около 8 нанометров, проявили свойство одновременного нахождения в нескольких пространственно разделённых положениях. В ходе эксперимента 2026 года данные кластеры вели себя как волны, демонстрируя интерференционную картину, возникающую из суперпозиции различных траекторий, а не как частицы.

Квантовая теория не устанавливает верхнего предела для размера суперпозиции, однако в макроскопической реальности это явление не наблюдается из-за декогеренции. Концепция декогеренции, предложенная Дитером Цехом около 1970 года, описывает необратимое взаимодействие квантовой системы с окружающей средой, которое приводит к потере когерентности и схлопыванию волновой функции в одно определённое состояние. Значимость текущего достижения определяется достигнутым уровнем «макроскопичности», который представляет собой комбинацию массы объекта и продолжительности его квантового состояния.

Исследовательская группа заявила, что это состояние суперпозиции в десять раз превосходит предыдущий зафиксированный рекорд, хотя это не означает достижения самой большой массы в суперпозиции. В качестве ориентира был упомянут рекорд 2023 года, установленный Швейцарским федеральным политехническим институтом в Цюрихе, где в суперпозицию был переведён осциллирующий кристалл массой 16 микрограммов. Стефан Герлих, один из авторов работы из Венского университета, отметил, что дальнейшее масштабирование эксперимента столкнётся с серьёзными трудностями, поскольку более массивные частицы обладают меньшей длиной волны, что усложняет разграничение между квантовыми и классическими предсказаниями.

Физики теперь нацелены на проведение аналогичных экспериментов с биологическими материалами, что ещё пятнадцать лет назад считалось практически недостижимой задачей. Квантовый физик Джулия Рубино из Бристольского университета подчеркнула практическую ценность этого опыта, отметив, что для создания функциональных квантовых компьютеров потребуется удерживать миллионы объектов в крупном квантовом состоянии. Физик Зандра Айбенбергер-Ариас из Института Фрица Габера в Берлине назвала результат подтверждением того, что квантовая механика продолжает действовать для кластеров такого размера, внося вклад в понимание перехода между квантовым и классическим мирами. Данный эксперимент поместил в суперпозицию объект с массой, сопоставимой с массой белковой молекулы или небольшого вируса.