Сможет ли макроскопический кот Шредингера доказать квантовую природу мира

В нашем повседневном мире вещи подчиняются здравому смыслу: объекты не могут находиться в двух местах одновременно и существуют даже тогда, когда мы на них не смотрим. Однако существует иная область – мир квантовой механики, где ничто не является определенным, и один атом или молекула могут находиться сразу в нескольких местах, пока за ними не наблюдают.

Встает вопрос: действительно ли реальность подчиняется одному набору законов для макромира и другому для микро? Большинство физиков не принимают идею о разделенной Вселенной. Теоретик из Университетского колледжа Лондона (UCL) Сугато Босе считает, что квантовая механика не наблюдается в масштабах больших объектов из-за недостаточной изоляции от окружающей среды, которая позволила бы увидеть квантовые свойства. Босе и его коллеги из Великобритании и Индии планируют провести эксперимент, который должен определить, подчиняются ли крупные объекты странным законам квантовой теории.

В недавней статье в журнале Physical Review Letters описан эксперимент, восходящий к знаменитой мысленной задаче Эрвина Шредингера, сформулированной почти век назад. Шредингер предложил рассмотреть ситуацию с котом, запертым в закрытой коробке вместе с флаконом яда, который может разбиться с 50% вероятностью. Согласно принципам квантовой механики, до тех пор пока никто не откроет коробку, кот находится одновременно в живом и мёртвом состоянии.

Этот знаменитый мысленный эксперимент демонстрирует абсурдность применения квантовых правил к макроскопическим объектам. В новой работе физики реализовали ситуацию Шредингера в лаборатории, поместив микрорезонатор в квантовую суперпозицию двух состояний. Это позволило на практике продемонстрировать квантовую неопределённость для макроскопического объекта.

Экспериментальная установка с оптической левитацией в лаборатории Хендрика Ульбрихта в Университете Саутгемптона в Англии предполагает использование лазеров для подвешивания одиночного нанокристалла кремнезема в вакуумной камере. Несмотря на то, что размер частицы составляет всего около 100 нанометров, что примерно соответствует размеру вируса, она в тысячу раз больше, чем молекулярные кластеры, ранее считавшиеся показателем "квантовости".

Исследователи ставят перед собой задачу выяснить, действительно ли квантовая механика применима ко всему, независимо от размеров. Это может позволить физикам увидеть истинное квантовое поведение объектов, даже относительно крупных, если их удастся изолировать от почти всего в окружающей среде.