kvantová podivnost znovu udeřila v roce 2019. Experiment popsaný v červnu v přírodě urovnal vášnivou debatu, která rozděluje fyziky na více než století, a zároveň vyvolává nové otázky. Vědci oznámili, že sledovali kvantový skok v bezprecedentních detailech, což ukazuje, že je možné nejen předpovědět, kdy by částice mohla skočit, ale také — bizarně — ji zvrátit uprostřed hopu.
“ v příběhu kvantové fyziky je toho víc, než jsme si mysleli,“ říká fyzik Zlatko Minev, vědecký pracovník IBM, který experiment vedl na Yale University.
pojem kvantový skok vznikl v roce 1913, kdy dánský fyzik Niels Bohr představil revoluční myšlenku, že elektrony pouze kruh jádra atomů v diskrétní orbity, nebo energetické hladiny. Elektrony skákají z jedné úrovně na druhou, Bohr předpokládal, absorbováním nebo emitováním paketu energie, nazývaného kvantum. Částice mohou existovat na té či oné úrovni, ale nikdy mezi tím. Podle této myšlenky jsou kvantové skoky okamžité a náhodné.
jiní fyzici se postavili proti myšlence, že částice skočí tak náhle. „Jak přechod, aniž by byl uprostřed?“ptá se Minev. Sonda mid-skok tajemství, Minev a jeho spolupracovníci použili „umělý atom,“ experimentální nastavení, které mohou účinně napodobují elektron chování, včetně kvantový skok.
kvantové stavy se mění při přímém měření, aby se zabránilo tomu, že Minev a jeho tým místo toho pozorovali proxy: úroveň fotonů odražených nebo absorbovaných, když systém změnil stavy a energetické hladiny. Shromažďovali a analyzovali data na stupnici mikrosekund, což jim umožnilo hledat chování, které není vidět v delších časových intervalech. Yale fyzik a spoluautor Michel Devoret to přirovnává ke sledování filmu ve zpomaleném filmu. „Stejně jako v kině můžete vidět věci, které nevidíte vysokou rychlostí.“
Na těchto jemných měřítek, kvantový skok se objevil méně jako náhlý blbec a více jako hladký, plynulý přechod z jednoho energetického stavu do jiného. Vědci také poznamenali, že systém vyslal jemný signál před skokem a že s pečlivě kalibrovaným pulsem světla mohli zvrátit již probíhající skoky. Manipulace s kvantovými stavy tímto způsobem, říká Minev, může být užitečná při korekci chyb pro kvantové počítače.
experiment potvrzuje, že během kvantového skoku částice skutečně existuje ve dvou stavech najednou. „Typickým kvantovým způsobem byl Bohr správný a špatný zároveň,“ říká Minev.
