Antimonová kočka má sedm životů. Kredit: UNSW Sydney.

Je nanejvýš uspokojivé, jak si Schrödingerův myšlenkový experiment žije vlastním, a to velice napínavým životem. Nejen, že se tahle kočka obrátila proti svému stvořiteli, který chtěl pohanět Kodaňskou interpretaci kvantové mechaniky, a ušklíbla se mu do očí. Fyzici ji dokázali realizovat, tedy ve fyzikálních, nikoliv biologických proporcích, což může Schrödingerově kočce kdejaký myšlenkový experiment jen trpce závidět.

Xi Yu druhý zleva, Andrea Morello druhý zprava. Kredit: UNSW Sydney.

Nejnověji to předvedl tým australské University of New South Wales Sydney a co je ještě lepší, použili při tom fantastické popularizování, kde zašli až do švankmajerovských animací a živé kvantové kočky. Autor tohoto textu by byl rád, kdyby si vědecké týmy pustily přiložené video a mrkly, jak se to také může dělat. Takhle se věda vlastně popularizuje sama. Není vyloučeno, že nás čeká nelítostný boj o samotnou podstatu vědy a pokroku, a tohle je cesta.

Jak říká vedoucí týmu Andrea Morello, Schrödingerova kočka je vlastně metaforou, původně zlomyslnou, pro superpozici navzájem velmi odlišných kvantových stavů. S kolegy udělali Schrödingerovu kočku z atomu antimonu, který je podstatně komplexnější než standardní qubity.

Nefalšovaná kvantová kočka. Kredit: UNSW Sydney / Richard Freeman.

Jak říká Xi Yu, první autor studie, kterou v těchto dnech zveřejnil Nature Physics, Antimon je těžký atom s masivním jaderným spinem, a tedy s velkým magnetickým dipólem. Tento spin může nabývat celkem osmi hodnot, což oproti obvyklým dvěma stavům spinu zásadně mění chování celého systému. Superpozice spinu antimonu je mnohem „šťavnatější,“ což má značné důsledky, pokud jsou takové qubity použity při konstrukci kvantového počítače.

Dnešní „klasické“ kvantové počítače mají qubity, jejichž superpozice zahrnuje 2 stavy spinu (up a down), které reprezentují nulu a jedničku. Když dojde k chybě, která naruší spin, ihned se změní 0 na 1 nebo naopak. Antimonová kočka má ale mezi 0 a 1 šest dalších stavů spinu. Jak euforicky podotýká Yu, jejich kočka, kterou umístili do křemíkového kvantového čipu má vlastně sedm životů. Jedna chyba v takovém systému je jako když se kočka porve někde venku. Vrátí se potrhaná, ale stále velmi živá.

Zní to jako epizoda z potrhlého animáče pro dospělé, ale ve skutečnosti je to technologický průlom. Antimonová kočka nabízí více prostoru pro kvantové výpočty, je odolná vůči chybám a vzhledem k umístění na čipu je v podstatě připravená na další vývoj a pozoruhodné nové aplikace.

Video: Schrödinger cat states of a nuclear spin qudit in silicon

Literatura

University of New South Wales Sydney 14. 1. 2025.

Nature Physics online 14. 1. 2025.