ciudățenia cuantică a lovit din nou în 2019. Un experiment descris în Nature în iunie a stabilit o dezbatere pasională care a împărțit fizicienii de peste un secol, ridicând în același timp noi Întrebări. Cercetătorii au anunțat că au urmărit un salt cuantic în detalii fără precedent, arătând că este posibil nu numai să se prevadă când o particulă ar putea sări, ci și — bizar — să o inverseze la mijlocul hop-ului.
„există mai multe în povestea fizicii cuantice decât am crezut”, spune fizicianul Zlatko Minev, cercetător la IBM care a condus experimentul în timp ce era la Universitatea Yale.
noțiunea de salt cuantic își are originea în 1913, când fizicianul danez Niels Bohr a introdus ideea revoluționară că electronii înconjoară nucleul atomilor doar pe orbite discrete sau niveluri de energie. Electronii sar de la un nivel la altul, a emis ipoteza Bohr, prin absorbția sau emiterea unui pachet de energie, numit cuantic. Particulele pot exista la un nivel sau altul, dar niciodată între ele. Conform acestei idei, salturile cuantice sunt instantanee și aleatorii.
alți fizicieni s-au raliat ideii că o particulă sare atât de brusc. „Cum poate o tranziție fără să fi fost vreodată la mijloc?”întreabă Minev. Pentru a cerceta misterele de la mijlocul saltului, Minev și colaboratorii săi au folosit un „atom artificial”, o configurație experimentală care poate imita în mod eficient comportamentele electronilor, inclusiv un salt cuantic.
stările cuantice se schimbă atunci când sunt măsurate direct, astfel încât pentru a evita această capcană Minev și echipa sa au observat în schimb un proxy: nivelul de fotoni reflectate sau absorbite ca sistemul schimbat stări și nivelurile de energie. Ei au colectat și analizat date pe scara microsecundelor, ceea ce le-a permis să caute comportamente care nu sunt vizibile la intervale de timp mai lungi. Fizicianul Yale și co-autorul principal Michel Devoret îl compară cu vizionarea unui film în mișcare lentă. „La fel ca în cinema, poți vedea lucruri pe care nu le poți vedea cu viteză mare.”
la astfel de scale fine, saltul cuantic a apărut mai puțin ca o smucitură bruscă și mai mult ca o tranziție lină și continuă de la o stare de energie la alta. Cercetătorii au remarcat, de asemenea, că sistemul a trimis un semnal subtil înainte de un salt și că, cu un puls de lumină atent calibrat, ar putea inversa salturile deja în curs. Manipularea stărilor cuantice în acest fel, spune Minev, poate fi utilă în corectarea erorilor pentru computerele cuantice.
experimentul confirmă faptul că în timpul unui salt cuantic, particula există într-adevăr în două stări simultan. „Într-o manieră cuantică tipică, Bohr a avut dreptate și a greșit în același timp”, spune Minev.
