Tähän ei pysty edes Ringo Starr – kvanttirumpu soi ja on soimatta yhtä aikaa

Brittiläis-australialaisen tutkijaryhmän tulokset saavat huippurumpalitkin kalpenemaan kateudesta. Valosta tehty rumpukapula saa mikroskooppisen instrumentin värähtelemään samaan aikaan kuin se ei värähtele.

Tutkimus ei kuitenkaan liity musiikkiin vaan pyrkimyksiin ymmärtää klassisen fysiikan ja kvanttimaailman hämmentävää rajaa.

Kvanttimekaniikassa esimerkiksi "kappaleilla" havaitaan samanaikaisesti sekä hiukkasten että aaltojen ominaisuuksia, mutta makromaailmassa moiset kummallisuudet katoavat. Miksi?

Ehkä siksi, että ne eivät sittenkään katoa tyystin. Tuoreessa tutkimuksessa on onnistuttu saamaan aikaan kvanttikäyttäytymistä esineessä, joka on mahdollista nähdä paljain silmin – jos kohta juuri ja juuri.

"Tällaisten järjestelmien avulla on todennäköisesti mahdollista kehittää uutta kvanttitehostettua tekniikkaa, kuten huipputarkkoja ilmaisimia ja uudenlaisia muuntajia", arvelee tutkimusta johtanut Michael Vanner Lontoon Imperial Collegesta.

"Jännittävää on, että tarkastelemalla, miten kvanttisuperpositio toimii suuremmassa mittakaavassa, voimme myös testata kvanttimekaniikan äärimmäisiä rajoja."


Juttu jatkuu mainoksen jälkeen

Kun rumpua lyö kapulalla, rumpukalvo alkaa värähdellä, jolloin syntyy korvin kuultava ääni. Kvanttimaailmassa rumpu voi värähdellä ja pysyä paikallaan samanaikaisesti. Käytännössä moisen ristiriitaiselta kuulostavan ilmiön toteuttaminen ei kuitenkaan ole helppoa.

"Jotta pienessä rummussamme saa aikaan kvanttivärähtelyjä, tarvitsemme erikoisen rumpukapulan", toteaa tutkimukseen osallistunut Martin Ringbauer Queenslandin yliopistosta Australiasta.

Kvanttirummutuksessa käytettiin hyväksi viime vuosina nopeasti kehittynyttä kvantti-optomekaniikkaa: "rumpukapulana" lasersäde. Se oli kuitenkin helpommin sanottu kuin tehty.

Ringbauerin mukaan kokeessa sovellettiin optisesta kvanttilaskennasta lainattua kikkaa. "Muokkasimme rumpukapulan ominaisuuksia tekemällä mittauksia yksittäisistä valohiukkasista eli fotoneista. Sillä pääsimme kehittämään mekaanista versiota Schrödingerin kissasta eli rumpua, joka samanaikaisesti värähtelee ja on liikkumatta."

Koejärjestelyä häiritsivät lämpöliikkeen korostamat klassisen fysiikan ilmiöt, joten jatkotutkimuksessa on tarkoitus alentaa lämpötila lähelle absoluuttista nollapistettä, jolloin kvanttimekaniikka muuttuu hallitsevaksi.

Perimmäisenä tavoitteena on selvittää mahdollisia kvanttimekaniikan ennestään tuntemattomia ominaisuuksia ja kehittää kenties teoria, joka yhdistää kvanttimaailman ja gravitaation.

Kvanttirummusta kerrottiin Lontoon Imperial Collegen uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu New Journal of Physics -tiedelehdessä.

Kuva: Imperial College London



Juttuja samasta aiheesta