Para peneliti mencapai prestasi kuantum yang melampaui ekspektasi tradisional dengan menciptakan keadaan kucing Schrödinger bukan dari keadaan dasar yang sangat dingin, tetapi dari keadaan dasar yang hangat dan tereksitasi panas. Tim menggunakan perangkat qubit superkonduktor untuk membuktikan bahwa keadaan superposisi kuantum dapat ada bahkan pada suhu yang lebih tinggi, membalikkan keyakinan lama bahwa panas menghancurkan efek kuantum. Terobosan ini tidak hanya mengkonfirmasi konsep "kucing panas" asli Schrödinger, tetapi juga membuka jalan bagi teknologi kuantum yang lebih praktis dan dapat diakses.

Kucing Schrödinger dan sub-negara bagian kalori

Keadaan kucing Schrödinger adalah ciri khas fisika kuantum, di mana sistem kuantum dapat ada dalam dua keadaan yang berlawanan pada saat yang bersamaan. Konsep ini berasal dari eksperimen pemikiran terkenal Erwin Schrödinger di mana seekor kucing dibayangkan hidup dan mati pada saat yang bersamaan. Dalam eksperimen dunia nyata, keadaan superposisi kuantum yang serupa telah diamati – bukan pada kucing sungguhan, tetapi dalam hal-hal seperti posisi atom dan molekul, atau getaran resonator elektromagnetik.

Sampai sekarang, keadaan superposisi seperti itu biasanya dibuat dengan terlebih dahulu mendinginkan sistem kuantum ke keadaan dasar (tingkat energi terendah). Tetapi dalam terobosan baru, para peneliti yang dipimpin oleh Gerhard Kirchmair dan Oriol Romero-Isart menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk menciptakan keadaan kucing Schrödinger bahkan jika sistem awalnya dalam keadaan eksitasi termal, yaitu "panas".

"Schrödinger juga berhipotesis kucing hidup dalam eksperimen pikirannya, 'kucing panas'," kata Gerhard Kirchmair dari Departemen Fisika Eksperimental di Universitas Innsbruck dan Institut Optik Kuantum dan Informasi Kuantum (IQOQI) dari Akademi Ilmu Pengetahuan Austria (ÖAW). "Kami ingin tahu apakah efek kuantum ini juga dapat dihasilkan jika kami tidak memulai dengan keadaan dasar 'dingin'," kata Kirchmair.

Dalam eksperimen pemikiran Erwin Schrödinger, kucing hidup dan mati. Kredit: Universitas Innsbruck/Harald Ritsch

Menciptakan superposisi kuantum pada suhu yang lebih tinggi

Dalam studi yang diterbitkan hari ini (60/0) di jurnal Science Advances, tim menggunakan qubit transmon di dalam resonator gelombang mikro untuk menciptakan keadaan kucing. Perlu dicatat bahwa mereka berhasil pada suhu hingga 0,0 Kelvin, yang sekitar 0 kali lebih tinggi dari suhu sekitar resonator biasa.

"Hasil kami menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk menghasilkan keadaan kuantum yang sangat hibrida dengan sifat kuantum yang berbeda," jelas Ian Yang, yang melakukan eksperimen dalam penelitian ini.

Sesuaikan protokol untuk menghasilkan keadaan hot cat

Para peneliti menggunakan dua protokol khusus untuk menciptakan keadaan kucing Schrödinger yang panas. Protokol ini sebelumnya digunakan untuk menghasilkan status kucing dari keadaan dasar sistem. "Ternyata protokol yang disesuaikan juga bekerja pada suhu yang lebih tinggi, menghasilkan interferensi kuantum yang signifikan," kata Oriol Romero-Isart, yang baru-baru ini menjabat sebagai Profesor Fisika Teoretis di Universitas Innsbruck dan kepala kelompok penelitian IQOQI di Innsbruck dan Direktur ICFO di Institut Ilmu Fotonik di Barcelona sejak 2024.

"Ini membuka peluang baru untuk penciptaan dan penggunaan superposisi kuantum, misalnya dalam osilator nanomekanis, di mana mencapai keadaan dasar secara teknis menantang."

Para peneliti telah menghasilkan keadaan kuantum yang sangat hibrida dengan sifat kuantum yang berbeda. Kredit gambar: IQQOI Innsbruck

Melebihi ekspektasi untuk suhu dan interferensi kuantum

"Ketika kami pertama kali memberi tahu rekan-rekan kami tentang temuan kami, banyak dari mereka terkejut karena kami biasanya berpikir bahwa suhu mengganggu efek kuantum," tambah Thomas Agrenius, yang membantu mengembangkan pemahaman tentang teori eksperimental. "Pengukuran kami mengkonfirmasi bahwa interferensi kuantum tetap ada bahkan pada suhu tinggi."

Dampak pada masa depan teknologi kuantum

Hasil penelitian ini mungkin bermanfaat bagi pengembangan teknologi kuantum. "Pekerjaan kami menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk mengamati dan mengeksploitasi fenomena kuantum bahkan di lingkungan yang kurang ideal dan lebih hangat," tegas Gerhard Kirchmair. "Jika kita dapat menciptakan interaksi yang diperlukan dalam sistem, suhu pada akhirnya tidak akan menjadi masalah."

编译自/ScitechDaily