Ученые из нескольких стран доложили о результатах эксперимента, в ходе которого они использовали тихоходку, чтобы изменить состояние трансмонного кубита, запутанного с другим кубитом в условиях очень низких температур и давлений. Тихоходка пережила этот эксперимент, обновив рекорд по экстремальности физических условий, которые она может выдержать.

Препринт работы опубликован на сайте arxiv.org, а сама она пока не прошла рецензирование.

Квантовая суперпозиция — это феномен, возникающий в квантовой механике, который не имеет аналогов в классической картине мира. Он заключается в том, что квантовые состояния объектов могут быть представлены в виде суммы состояний, соответствующих различным значениям какой-либо физической наблюдаемой. Если в системе присутствует несколько взаимодействующих объектов, то их многочастичные состояния также могут оказаться суперпозиционными, реализуя квантовую запутанность — фундаментальную корреляцию, благодаря которой возможны квантовые вычисления и квантовая связь.

Строго говоря, любое взаимодействие чего-либо с объектом в состоянии квантовой суперпозиции должно приводить к квантовой запутанности. Если же это что-то достаточно большое по размеру и содержит в себе много степеней свободы (физики часто называют такие тела «теплыми и влажными»), то квантовая суперпозиция рассеивается, а объект переходит в одно из состояний с определенной наблюдаемой. Этот процесс называется декогеренцией.

Физики до сих пор спорят об интерпретации этого процесса. Одним из аргументов в этом споре стал мысленный эксперимент с котом Шрёдингера, который, будучи макроскопическим биологическим объектом, очевидно, подходит под определение теплого и влажного. Таким образом в физике сформировалась граница масштабов, за которыми квантовые эффекты исчезают очень быстро.

Несмотря на это, ученые стараются сдвинуть ее как можно дальше в область больших объектов, в том числе и живых (подробнее об этом вы можете прочитать в материале «Власть частичного»). К недавним достижениям сформировавшейся таким образом квантовой биологии уже можно отнести квантовую суперпозицию биологической молекулы, состоящей из 15 аминокислот, и даже запутывание одиночной бактерии светом, которое, однако, было подтверждено лишь косвенно.

Ученые из пяти стран при участии Райнера Думке (Rainer Dumke) из Национального университета Сингапура пошли дальше и сообщили о том, что им удалось создать квантовую суперпозицию между двумя трансмонными кубитами, один из которых был связан с тихоходкой электростатическим взаимодействием.