🐈 «Кот Шрёдингера» стал немного толще: как кусок металла научили быть в двух местах сразу
В мире квантовой физики происходит нечто, что иначе как волшебством не назовешь. Представьте: вы берете крошечный кусочек металла, состоящий из нескольких тысяч атомов — размером с небольшой вирус, — и он … исчезает. И появляется сразу в двух местах одновременно.
Именно это и удалось команде физиков из Венского университета и Университета Дуйсбурга-Эссена в начале 2026 года. Эксперимент, опубликованный в журнале Nature, официально зафиксировал квантовую суперпозицию для объекта, который в миллионы раз тяжелее атома водорода.
Мы привыкли, что законы квантового мира работают для фотонов, электронов и отдельных атомов. А наш привычный, «классический» мир подчиняется другим правилам. Главный вопрос, который десятилетиями мучает ученых: где находится эта граница? И есть ли она вообще?
Новый эксперимент показал, что эта граница находится гораздо дальше, чем предполагалось.
⚙️ Как это работает?
Классический интерферометр работает со светом: луч разделяется, проходит разные пути, а потом сводится, создавая интерференционную картину. Но физикам нужен был интерферометр для материи, где в роли волны выступала бы сама частица.
Учёные использовали так называемый Talbot-Lau интерферометр. Его «оптикой» служат не зеркала, а три лазерные дифракционные решётки. Микроскопические «слитки» металла (кластеры из ~7000 атомов натрия, размером около 8 нанометров) пролетали через этот прибор.
Первая решётка придавала их движению квантовую когерентность, вторая — заставляла их волновую функцию «размазаться» по нескольким траекториям, а третья — считывала результат.
В итоге частица оказывалась в состоянии квантовой суперпозиции: она проходила через решётку двумя возможными путями одновременно.
Когда эти две «виртуальные» копии частицы воссоединялись, они создавали на детекторе чёткую интерференционную картину — полосы, как от света. Это и есть прямое доказательство того, что наночастица металла реально находилась в двух положениях сразу. Расстояние между этими «призрачными» копиями составляло 133 нанометра — в 10 раз больше размера самой частицы.
💡 У этого достижения есть два важнейших практических аспекта:
Мощные квантовые компьютеры: Чтобы создать по-настоящему мощный квантовый компьютер, нужно уметь удерживать в состоянии суперпозиции одновременно тысячи и миллионы кубитов. Эксперимент доказывает: природа не устанавливает жёсткого предела на массу объекта, способного находиться в суперпозиции, по крайней мере вплоть до масс, сопоставимых с вирусами.
Понимание устройства мира: Некоторые физики предполагают, что существует некий порог, после которого квантовые законы перестают работать. Другие (и теперь у них есть весомый аргумент) считают, что квантовые свойства просто «разрушаются» из-за взаимодействия с окружающей средой.
Венский эксперимент — это шаг к ответу на фундаментальный вопрос: как устроена наша вселенная на самом деле.
🧬 Новый рубеж: от металла к вирусам
Самое захватывающее в этом рекорде — то, куда он открывает дорогу. Ученые уже работают над тем, чтобы повторить эксперимент с… биологическими объектами.
Некоторые вирусы по размеру сопоставимы с теми самыми наночастицами натрия (около 8 нанометров). Но они гораздо более хрупкие — могут разрушиться прямо во время полета, что делает эксперимент куда более сложным.
🔭 Что в перспективе?
Если учёные смогут перевести в состояние суперпозиции биологический объект, пусть даже не живой в полном смысле, это откроет дверь в новую область — квантовую биологию. Мы сможем проверить, действительно ли жизнь использует квантовые эффекты, и, возможно, создать сверхчувствительные датчики на основе вирусов.
Это не магия. Это физика, которая только начинает показывать свои зубы. И если сегодня мы раздвоили «пылинку», то завтра, возможно, научимся управлять квантовыми состояниями гораздо более сложных систем.
🐈 «Кот Шрёдингера» стал немного толще: как кусок металла научили быть в двух местах сразу В мире квантовой физики происходит нечто, что иначе как волш…
