Механический кот Шрёдингера ⚡ экспресс
Рассматривается генерация макроскопических квантовых суперпозиций в наномеханическом резонаторе, связанном с когерентно возбуждаемой двухуровневой системой через поперечное и продольное взаимодействия. Возбуждение кубита на удвоенной частоте осциллятора активирует резонансные процессы двухфононного обмена, что позволяет когерентно преобразовывать энергию накачки в пары фононов с последующей диссипативной стабилизацией. С помощью пертурбативного исключения кубита с потерями из полного зависящего от времени гамильтониана выводится эффективное основное уравнение для механической моды. Редуцированная динамика включает инженерно созданные двухфононные потери и член когерентного сжатия, совместно приводящие резонатор в детерминированное состояние «кота Шрёдингера». Метод использует лишь один возбуждаемый кубит без вспомогательного резонатора, предлагая масштабируемый и экспериментально доступный путь к макроскопическим квантовым суперпозициям в платформах типа квантового электродинамического контура.
Детские качели не могут качаться вперёд и назад одновременно. Но физики предлагают метод для наноструны — механического резонатора. К ней подключают кубит (искусственный атом) и подают на него электрический сигнал с частотой вдвое выше собственной частоты струны. Это заставляет струну колебаться в две противоположные стороны разом — прямо как знаменитый кот Шрёдингера, только механический.
Удивительно, что потери энергии не вредят, а помогают: они стабилизируют это странное состояние. Это похоже на то, как рост энтропии (беспорядка) в открытых системах иногда приводит к порядку. Для проверки используют спектроскопию — точный анализ колебаний, словно настройка музыкальной струны на слух.
Метод намного проще прежних: не нужны громоздкие ловушки или множество приборов. Всего один кубит и резонатор. Самый крупный объект, для которого раньше наблюдали квантовую суперпозицию, — молекула из 2000 атомов. А здесь фигурирует струна из миллиардов атомов — настоящий квантовый гигант. Такие состояния откроют путь к датчикам невероятной точности и устойчивым квантовым вычислениям.
🎯 В 2019 году учёные охладили наноструну до состояния, в котором она полностью перестала дрожать от тепла.
🎬 Состояния кота Шрёдингера часто обыгрываются в научной фантастике — от рассказов о раздвоении реальности до квантовых компьютеров будущего.