Niipea, kui superpositsioonis kvantsüsteemi vaadelda, langeb see ühte võimalikku süsteemi omaolekusse – see on üks kvantmehaanika fundamentaalsemaid postulaate, mis ei allu mehaanilisele intuitsioonile.
Kvantmehaanika õpikutes kirjeldatakse süsteemi kollapsit kohese ning pöördumatuna. Füüsikud on üritanud mõista, miks ja kuidas võib pelk kvantobjekti vaatlemine selle olekut muuta ning mitte anda objektiivset mõõtmistulemust.
Küsimusele heidab valgust uus, nn. nõrga mõõtmise eksperiment, mis mõjutab küll vaadeldava objekti lainefunktsiooni, ent järk-järguliselt.
California Berkeley Ülikooli aatomi- ja tahkisefüüsiku Kater Murchi töörühm sooritas nimetatud nõrgad mõõtmised ülijuhtiva superpositsioonis vooluahelaga. Katses suunati läbi vooluahelat hoiustanud karbi mikrolainekiirgus. Vooluahela elektrilised võnkumised põhjustasid mikrolainete olekus muutusi, mida sai karbist väljunud kiirguses tuvastada. Ühe katse mõõtmised sooritati paari millisekundi jooksul, samal ajal kui toimus vooluahela oleku järk-järguline kollaps. Töörühm oleks otsekui aegluubis vooluahela lainefunktsiooni kollapsi vaadelnud.
Sarnaseid mõõtmisi on tehtud varemgi, ent isoleeritud footonite kvantolekutel. Tahkisega, mis on oluliselt ohtrama müra allikas, sooritati mõõtmised esmakordselt. „Meie töö eksponeerib tahkisefüüsika viimase kümne aasta edusamme,“ ütles Murch. „Viimaks on tahkissüsteemid nõnda müravabad, et saame footoneksperimentidega konkureerida.“
Töörühm avastas, et kvantolekute kollapsit ehk mittekoherentsust (dechoerence process) põhjustavat müra saab minimeerida korduvmõõtmistega. Murchi sõnul võib mõõtmiseks kasutatavat mikrolainekiirust käsitleda ülijuhtiva vooluahela loomuliku keskkonnana, sest see on vooluahelale põhiline ja pea ainus välise interaktsiooni allikas. Karbisisese keskkonna jälgimisel muutuvad mikrolainekiirguse fluktuatsioonid mõõdetavaks suuruseks, mitte teadmata müraallikaks.
Korduvmõõtmisega jääb seega kvantolek puutumatuks eelkõige statistiliselt. Katsel on ka praktiline tähendus. Ülijuhtiva vooluahela olekusse saab kodeerida kvantarvutite tehnoloogia võtmekomponendi – kvantbiti. Päris kvantbitt, näiteks polariseeritud footon, pole seejuures katses vajalik. Kvantbitte valmistatakse ka lõksustatud ioonidest või kristalli struktuuridefektidest. Sestap on tahkisesisese kvantbiti koherentsuse säilitamine nõrkadel mõõtmistel teostatav ka teistsugustes seadistustes. „Idee on väga üldine,“ ütles New York’i Rochesteri Ülikooli kvant-teoreetik Andrew Jordan.
Californa Riverside´i Ülikooli teoreetik Alexander Korotkov lisas, et kvantsüsteemi mõõtmist saab kasutada otsekui kvanttüürina, mis hoiab oleku kollapsi soovitud kiirusega soovitud kursil, heites valgust mõõtmisprotsessi seesmistele omadustele. „Tegelikkuses ei juhtu miskit silmapilkselt,“ ütles Korotkov.
Allikas: Nature.com
Leave a Reply