Quantum weirdness slo igjen i 2019. Et eksperiment beskrevet I Nature i juni avgjort en lidenskapelig debatt som har delt fysikere i over et århundre, samtidig som de reiser nye spørsmål. Forskere annonserte at de hadde sporet et kvantesprang i enestående detalj, og viste at det ikke bare er mulig å forutsi når en partikkel kan hoppe, men også — bizarrely — reversere den midthopp.
«det er mer til historien om kvantefysikk enn vi trodde,» sier fysiker Zlatko Minev, en forsker VED IBM som ledet eksperimentet mens På Yale University.
begrepet kvantehopp oppsto i 1913, da den danske fysikeren Niels Bohr introduserte den revolusjonerende ideen om at elektroner bare sirkler kjernen av atomer i diskrete baner eller energinivåer. Elektroner hopper fra ett nivå til Et annet, Bohr hypotese, ved å absorbere eller sende ut en pakke med energi, kalt et kvantum. Partiklene kan eksistere på ett eller annet nivå, men aldri i mellom. I følge denne ideen er kvantesprang øyeblikkelig og tilfeldig.
Andre fysikere har reagert mot ideen om at en partikkel hopper så brått. «Hvordan en overgang uten å ha vært i midten?»spør Minev . For å undersøke mid-jump mysteriene brukte Minev og hans medarbeidere et «kunstig atom», et eksperimentelt oppsett som effektivt kan etterligne elektronadferd, inkludert et kvantehopp.
Quantum stater endres når målt direkte, så for å unngå at fallgruve minev og hans team i stedet observert en proxy: nivået av fotoner reflektert eller absorbert som systemet endret tilstander og energinivå. De samlet og analyserte data på omfanget av mikrosekunder, noe som tillot dem å lete etter atferd som ikke var synlig ved lengre tidsintervaller. Yale fysiker Og co-senior forfatter Michel Devoret sammenligner det med å se en film i slow motion. «Som i kino kan du se ting du ikke kan se med høy hastighet.»
på slike fine skalaer virket kvantehoppet mindre som en brå rykk og mer som en jevn, kontinuerlig overgang fra en energitilstand til en annen. Forskerne bemerket også at systemet sendte ut et subtilt signal før et sprang, og at med en nøye kalibrert lyspuls kunne de reversere hopp som allerede var i gang. Manipulering av kvantetilstander på denne måten, sier Minev, kan være nyttig i feilkorreksjon for kvante datamaskiner.
forsøket bekrefter at partikkelen virkelig eksisterer i to tilstander samtidig under et kvantehopp. «På en typisk kvantemote var Bohr rett og galt på samme tid,» sier Minev.
