گربه کوانتومی در دمای بالا پیشرفت جدید در بازسازی آزمایش شرودینگر بدون نیاز به صفر مطلق, فیزیکدانان موفق شدند یکی از مشهورترین آزمایشهای فکری تاریخ علم را در شرایطی که تا پیش از این غیرممکن به نظر میرسید، محقق سازند.
تیمی از محققان دانشگاه اینسبروک اتریش، با رهبری دکتر گرهارد کرکمایر، توانستند حالت برهمنهی کوانتومی معروف به گربه شرودینگر را با استفاده از کیوبیتهای ترانسمون در دمای ۱٫۸ کلوین ایجاد کنند. از صفر مطلق به دمای نسبی گام بزرگ در کنترل کوانتومی در تفسیر کلاسیک آزمایش شرودینگر که در سال ۱۹۲۹ مطرح شد، یک گربه در جعبهای بسته همزمان زنده و مرده محسوب میشود تا لحظه مشاهده.
این پدیده نمادینِ اصل برهمنهی کوانتومی است که در آن ذرات میتوانند در چندین حالت همزمان وجود داشته باشند. تا کنون، بازسازی این حالت در توار مستلزم سرد کردن ذرات تا نزدیک صفر مطلق (حالت پایه) بود تا نویز حرارتی تداخل کوانتومی را از بین نبرده باشد.
اما تحقیق جدید منتشرشده در نشریه نشان میدهد که حتی در دمای ۱٫۸ کلوین — که در مقیاس کوانتومی دمای داغ محسوب میشود — همچنان میتوان حالتهای گربه شرودینگر را با دقت بالا تولید و کنترل کرد. دکتر کرکمایر توضیح میدهد شرودینگر در آزمایش فکریاش از گربهای زنده و داغ سخن میگفت.
ما میخواستیم بدانیم آیا این پدیدهها بدون وابستگی به حالت پایه نیز محقق میشوند؟ فیلترسازی نویز حرارتی کلید موفقیت در دمای بالا چالش اصلی در دمای بالاتر، افزایش نویز حرارتی است که وضوح حالتهای کوانتومی را کاهش میدهد. محققان با به کارگیری پروتکلهای پیشرفته فیلترسازی و کنترل دقیق، موفق شدند این نویز را مدیریت کنند و حالتهای برهمنهی را با وضوح قابل قبولی شناسایی نمایند.
نتایج نشان میدهد که پروتکلهای قبلی مختص دمای پایین، در این دمای بالاتر نیز کارایی مشابهی دارند. آینده فناوریهای کوانتومی بدون نیاز به سردکنندههای گرانقیمت این دستاورد اهمیت استراتژیک برای توسعه کامپیوترهای و سنسورهای کوانتومی الجيل بعد دارد. بسیاری از سیستمهای کوانتومی عملیاتی در حال حاضر نیازمند سیستمهای سردسازی پیچیده و گرانقیمت (دیلیوشن ریفریجراتور) برای رسیدن به میلیکلوین هستند.
امکان کار در دمای ۱٫۸ کلوین، مسیر را برای ساخت دستگاههای کوانتومی مقیاسپذیر، ارزانتر و مناسبتر برای کاربردهای واقعی باز میکند. محققان تأکید دارند که این پیشرفت بهویژه برای سیستمهایی حیاتی است که साधنهای سردسازی تا حالت پایه در دسترس ندارند اما زمان همبستگی طولانی دارند.
