Schrödingerova kočka přibrala. Kredit: ETH Zürich.

Schrödingerova kočka, zároveň živá i mrtvá, je natolik úspěšným memem, že občas zapomínáme na to, že jde o pouhý myšlenkový experiment. Asi nelze vyloučit, že to nějaký šílený fanoušek fyziky zkusil zinscenovat, ale můžeme vzít jed na to, že takový pokus nedopadl příliš pěkně.

Yiwen Chu. Kredit: ETH Zürich.

Nicméně Schrödingerovy kočky v naší realitě opravdu existují, i když nemají hebký kožíšek a nemňoukají. Typicky jde atomy či molekuly ve stavu kvantově mechanické superpozice, na nichž fyzici zkoumají podivnosti kvantového světa.

Tým švýcarského ETH Zürich, který vedla Yiwen Chu, zašel podstatně dál. Vyrobili mnohem větší, z pohledu říše kvant vlastně obrovskou Schrödingerovu kočku, kterou představuje krystal o hmotnosti 16 mikrogramů, zhruba jako zrnko písku, který funguje jako mechanický oscilátor. Tento krystal přiměli vstoupit do stavu kvantové superpozice mezi dvěma oscilačními stavy.

Experiment s nejtěžší kvantovou kočkou. Kredit: Yiwen Chu / ETH Zürich.

Chuová a spol. nahradili kočku z myšlenkového experimentu zmíněným krystalem, uvedeným do „kočičího stavu“ (cat state), zatímco namísto radioaktivního izotopu, Geigerova čítače a nádobky s jedem použili supravodivý obvod, který funguje jako qubit. Krystal v kočičím stavu osciloval ve dvou směrech, čili „up“ a „down“, současně. Jako by kočka byla živá i mrtvá zároveň.

Aby tento experiment fungoval, je nutné makroskopicky rozlišit oscilace krystalu. To znamená, že se stavy „up“ a „down“ musejí lišit víc, než kolik by zvládly termální či kvantové fluktuace atomů uvnitř dotyčného krystalu. Badatelé to ověřili a zjistili, že i když jde o oscilace menší než průměr atomu, jsou natolik velké, že je lze zřetelně rozlišit.

Chuová se netají tím, že by ráda posunula rekordní hmotnost Schrödingerovy kočky ještě dál. Slibuje si od toho, že třeba odhalíme, proč v našem makrosvětě mizí vliv kvantových jevů. Kromě toho se rýsují i praktické aplikace, například ve kvantových technologiích. Masivní kvantové kočky by mohly vylepšit fungování qubitů či citlivost extrémně přesných detektorů, například pro výzkum gravitačních vln nebo temné hmoty.

Video: "Schrödinger cat states of a 16-microgram mechanical oscillator," Yiwen Chu, ETH Zürich

Literatura

ETH Zürich 20. 4. 2023.

Science 380: 274–278.