«Кошка Шрёдингера» выросла: учёные подтянули квантовые явления до размеров транзисторов

Учёные не могут точно сказать, где заканчивается классическая физика и начинается квантовая. Квантовые свойства подтверждены для элементарных частиц — электронов и атомов, а также для отдельных молекул. А знаменитый двухщелевой эксперимент со светом (фотонами) был поставлен ещё в 1801 году, когда до формулирования постулатов квантовой механики оставалось около ста лет. Но чудеса не закончились, квантовый мир снова удивил, расширив свои границы.

Обзор ноутбука TECNO MEGABOOK S14 (S14MM): OLED с HDR как новая норма

Итоги 2025 года: носимые устройства

Итоги 2025 года: процессоры для ПК

Итоги 2025 года: программное обеспечение

Итоги 2025-го: ИИ-лихорадка, рыночные войны, конец эпохи Windows 10 и ещё 12 главных событий года

Лучшие игры 2025 года: выбор читателей и редакции

Итоги 2025 года: смартфоны

Итоги 2025 года: почему память стала роскошью и что будет дальше

Итоги 2025 года: игровые видеокарты

Итоги 2025 года: интернет-индустрия

Лучшие ИИ-сервисы и приложения 2025 года: боты одолевают

Учёные из Венского университета (University of Vienna) поставили аналог двухщелевого опыта для относительно крупных частичек металла, которые при ином раскладе нельзя было заподозрить в обладании квантовыми свойствами. Тем не менее, эксперимент показал, что наночастицы натрия размерами около 8 нм, что сравнимо с элементами современных транзисторов, одновременно могут находиться «и здесь, и там», проявляя волновую интерференцию, как те же фотоны в двухщелевом опыте Юнга 225-летней давности.

Исследователи подготовили кластеры из 5 000–10 000 охлаждённых атомов натрия диаметром около 8 нм и массой более 170 000 а.е.м. (атомных единиц массы), что, например, существенно превышает массу большинства белков. Эти частицы пропускали через набор из трёх дифракционных решёток, сформированных ультрафиолетовыми лазерными лучами в виде стоячих волн, чтобы создать суперпозицию возможных траекторий. В результате в конце установки возникла чёткая интерференционная картина, что стало прямым признаком того, что волновая функция центра масс этих наночастиц распространялась по нескольким путям одновременно. Все наблюдения, как и положено, математически подтверждены в рамках квантовой механики.

Наблюдаемое в эксперименте явление учёные часто называют «состоянием кошки Шрёдингера», поскольку частица в квантовой суперпозиции, по сути, находится одновременно в разных местах до момента регистрации. Аналогия с мысленным экспериментом Эрвина Шрёдингера подчёркивает, что квантовые явления могут проявлять себя также в макроскопическом мире. Очевидно, что законы квантовой механики продолжают действовать и в новых масштабах, границы которых учёные только что расширили примерно в 10 раз по сравнению с предыдущими экспериментами в этой области. Вероятно, это не предел. И это же путь к использованию в будущем квантовых явлений с практической пользой.