Forskere fra Yale University og University of Auckland klarte å registrere og forhindre kvantehopp av elektroner i et trinnivåsystem. Resultatene fra eksperimentet ble publisert i tidsskriftet Nature.
“Kvantesprang av et elektron tilsvarer et vulkanutbrudd. Vi har imidlertid lært å spore og forhindre en katastrofe, sier hovedforfatter av artikkelen, Yale University-ansatt Zlatko Minev.
Bohr-modellen for atomet, som ble født i 1913, sier at elektroner befinner seg rundt atomkjernen i visse stasjonære tilstander - i orbitaler. Et spesifikt elektron kan passere fra en tilstand til en annen, men en kvanteovergang skjer øyeblikkelig og med en endring i energien i systemet. Så når du hopper til en høyere energisk høyere orbital, blir energi absorbert, og til en lavere, slippes den ut. I lang tid var forskerne sikre på at kvantehopp skiller seg fra gradvise klassiske overganger i mangel av en bane mellom to stater.
For bedre å forstå dette fenomenet ble et tankeeksperiment introdusert, kalt "Schrödingers katt." En viss katt er låst i et kammer med en maskin som blir utløst av forfall av et radioaktivt atom. Et atom kan eller ikke kan gå i oppløsning med like sannsynlighet. Imidlertid, hvis desintegrering forekommer, vil enheten kaste prussic damper i kammeret, noe som vil drepe katten. Inntil noen ser inn i boksen, er katten en superposisjon (kombinasjon) av statene "levende" og "døde". I følge dette synet er kvantespranget diskret under en observatørs blikk.
På 1980-tallet dukket den vitenskapelige teorien om kvantebaner opp. Ifølge henne, under spranget, utvikler systemets tilstand kontinuerlig, og spranget er alltid foran en latent periode, hvor det kan forutses og forhindres.
Den siste hypotetiske egenskapen til systemet ble brukt av fysikere for et trinnivåsystem av et superledende kunstig atom (qubit) med en V-formet struktur av energinivåer, avkjølt til en temperatur på absolutt null (-273 ° C). Overgangen til et elektron fra grunntilstanden til en opphisset tilstand ble registrert av forskerne ved å observere endringen i resonansfrekvensen til den tilkoblede oscillerende kretsen. Resonansfrekvensen falt kraftig da atomet hoppet inn i en hjelpetilstand mellomtilstand. Øyeblikket med overgangen til en begeistret tilstand ble registrert ved å fryse utviklingen av systemet og måle tilstanden ved hjelp av tomografi. Til slutt ble overgangen forhindret ved å registrere fraværet av å oppdage fotoner, som hver gang gikk foran kvantehoppet til en spent tilstand.
Forskerne viste at for mellomtider forandret atomets tilstand kontinuerlig: utviklingen av hvert fullført hopp var kontinuerlig, sekvensiell og deterministisk. Eksperimentet stemmer overens med prediksjonene om teorien om kvantebaner.
