Квантовое состояние суперпозиции, включающее крупномасштабные объекты со множеством частиц.Макроскопическая суперпозиция — это гипотетическое квантовое состояние, при котором объект, достаточно большой, чтобы его можно было увидеть невооружённым глазом, находится одновременно в нескольких местах или состояниях, подобно знаменитому мысленному эксперименту с котом Шрёдингера. В квантовом мире частицы, такие как электроны и фотоны, регулярно находятся в суперпозициях, но такое поведение никогда не наблюдается у повседневных объектов. Понимание того, почему это так и возможно ли это вообще, является центральным вопросом квантовой механики и поиска теории, объединяющей квантовую физику с гравитацией.
Идея восходит к мысленному эксперименту Эрвина Шрёдингера 1935 года, но серьёзные экспериментальные предложения по созданию макроскопических суперпозиций появились в конце XX века, когда такие пионеры, как Энтони Леггетт, обсуждали осуществимость «квантовой механики на макроскопическом уровне».
В квантовой механике система описывается волновой функцией, которая может быть суммой различных возможностей. Для макроскопического объекта это означало бы, что центр масс всего объекта находится в суперпозиции двух положений. Однако взаимодействия с окружающей средой, процесс, называемый декогеренцией, быстро разрушают такие суперпозиции. Задача состоит в том, чтобы изолировать объект от окружения достаточно долго для наблюдения суперпозиции или найти механизм, например, коллапс, индуцированный гравитацией, который предотвращает её формирование в принципе.
Эксперименты, направленные на создание макроскопических суперпозиций, находятся на переднем крае квантовых технологий и имеют потенциальное применение в сверхчувствительных датчиках и квантовых вычислениях, а также в проверке фундаментальных пределов квантовой механики.
Современные эксперименты расширяют границы, пытаясь поместить крошечные кристаллы или пылинки, содержащие миллиарды атомов, в суперпозицию двух положений, что сделало бы их самыми большими объектами, когда-либо демонстрировавшими квантовое поведение.
| x | переменная | случайная величина |
| σ | переменная | масштабный параметр |
| sech | оператор | функция гиперболического секанса — hyperbolic secant |
| |cat⟩ | переменная | вектор состояния кота Шрёдингера — квантовое состояние |
| |α⟩ | переменная | когерентное состояние с амплитудой α — когерентное состояние |
| |−α⟩ | переменная | когерентное состояние с амплитудой −α — когерентное состояние |
| a_k | переменная | Амплитуда вероятности для состояния k — probability amplitude |
| P_n | переменная | Больцмановский вес для состояния n — boltzmann weight |
| χ_k | переменная | Собственное состояние наблюдаемой — квантовое состояние |
| n | переменная | Энергетическое собственное состояние — квантовое состояние |
| ⟨ | ⟩ | оператор | Квантовомеханическое скалярное произведение — inner product |
| ∑ | оператор | Сумма по состояниям — суммирование |
