Физики создали оптический аналог «кота Шрёдингера»
После столкновения атомов с фотонами высоких энергий может происходить серия квантовых взаимодействий, которые переводят частицы света в состояние, похожее на «кота Шрёдингера». Как выяснили физики, это позволит создать новые типы мощных квантовых излучателей. Об этом написали в научном журнале Nature Physics.
Напомним, «кот Шрёдингера» – это так называемый «участник» мысленного эксперимента, который был сформулирован в 1935 году Эрвином Шрёдингером. Известный австрийский физик, который в то время сомневался в истинности квантовой механики, предложил поместить в закрытый ящик кота и механизм, открывающий емкость с ядом в случае распада радиоактивного атома.
Это событие может произойти в любой произвольный момент времени, после чего животное погибнет, однако ученые не могут предугадать это и узнать, что кот умер, не открыв ящик. По этой причине, кот будет одновременно и живым, и мертвым, если рассматривать данную ситуацию в соответствии с принципами квантовой физики. Несмотря на скепсис Шрёдингера, справедливость этого утверждения много раз подтверждали в ходе опытов с различными квантовыми объектами.
Ученые подобрали такую методику наблюдений за столкновениями атомов и частиц света, которая позволила им проследить за тем, как меняются поведение и свойства отдельных фотонов под действием квантовых процессов. Как оказалось, их роль во взаимодействиях мощных лучей лазеров и материи сейчас сильно недооценивается.
Эти опыты неожиданно указали на то, что взаимодействия луча лазера и электронов внутри атома приводили к тому, что одиночные фотоны переходили в особое квантовое состояние, в котором они одновременно обладали двумя разными наборами свойств подобно «коту Шрёдингера».
Это проявлялось в том, что при некоторых замерах они вели себя так же, как и аналогичные частицы света, которые не сталкивались с атомом. В других случаях они вели себя так, как будто яркость всего луча была заметным образом снижена, что является последствием его столкновения с атомами.
Данный феномен, как отметили исследователи, можно использовать для создания мощных квантовых излучателей, которые вырабатывают запутанные частицы света. Кроме того, подобные опыты помогут ученым более детально изучить то, как взаимодействуют друг с другом материя и свет на квантовом уровне.
