Budowa obwodów kwantowych

Kot Schrödingera utrzymuje się przy życiu w połowie - wyczyn ten może w zaskakujący sposób pomóc w budowie obwodów kwantowych.

Na szczęście, technika ta nie będzie opierać się na kocie, ale falach elektromagnetycznych, które mogą zachowywać się analogiczne do kota ze znanego eksperymentu myślowego Erwina Schrödingera.

Cząsteczki są zdolne do istnienia w superpozycji stanów lub w dwóch trybach jednocześnie. Foton, na przykład, może być jednocześnie spolaryzowany pionowo i poziomo. Ta superpozycja utrzymuje się, aż do pomiaru, w momencie którego foton wybiera jeden stan.

Schrödinger twierdził, że reguły kwantowe stosują się do świata makroskopowego: kot utknął w zamkniętym pudełku może być jednocześnie żywy i martwy jednocześnie - przynajmniej do momentu otwarcia pudła.

Normalnie, fale elektromagnetyczne zamknięte w pudle będą oscylować na podobieństwo wahadła: tam i z powrotem, ale jest możliwe wprowadzenie odwrotnej fali do owego pudła, co spowoduje powstanie „koto-podobnego” stanu – polegającego na „robieniu” dwóch wykluczających się rzeczy w tym samym czasie.

Eksperyment idzie o krok dalej:  przygotowano dwie wnęki z aluminium, w którym fotony mikrofali mogą podskakiwać. Potem połączono wnęki z kanałem: szafirowym nadprzewodzącym chipem i obwodem aluminiowym, przez który może podróżować sygnał elektryczny.

Pomyśl o tym chipie jak o przełączniku on-off. Gdy przełącznik jest na "on", a kanał jest otwarty, mikrofale wewnątrz będą oscylować w innej częstotliwości niż gdyby był przełączony na "off". Cechą świata kwantowego jest możliwość istnienia swoistego mostku, który łączy „on” z „off” – i wtedy dwie częstotliwości istnieją naraz.

Zasadniczo można zapytać: „Czy jesteś martwy, czy żywy?”, ale to nie dostarczy odpowiedzi na sedno problemu: czy mamy do czynienia z kwantową superpozycją, czy po prostu stworzyliśmy sytuację, kiedy jest 50 % szans na przeżycie.

Zamiast tego zadano pytanie, które ujawnia stan kota bez naruszania badanego układu. Zmierzono liczbę fotonów w polu, wiedząc, że stan kota wykonanego z fal elektromagnetycznych  zawsze składa się z parzystej liczby fotonów.

Kiedy mierzono oddzielnie dwa pudełka, a następnie sumowano, liczba zawsze była parzysta.

To pokazuje, że jeśli połączyć dwa pola, można otrzymać prawdziwy stanu kota Schrödingera.

Realny postęp tego eksperymentu polega na uświadomieniu sobie, iż splątane dwa pudła mogłyby być w rzeczywistości blokami komputera wykorzystującego właściwości superpozycji kwantowych do obliczeń w prędkością błyskawicy – „koto stany” byłyby reprezentowane przez qubity.