Cercetătorii de la Universitatea Yale și Universitatea din Auckland au fost capabili să se înregistreze și să prevină salturi cuantice de electroni într-un sistem cu trei niveluri. Rezultatele experimentului au fost publicate în revista Nature.
„Salturile cuantice ale unui electron sunt similare unei erupții vulcanice. Cu toate acestea, am învățat să urmărim și să prevenim o catastrofă , a declarat autorul principal al articolului, angajatul Universității Yale, Zlatko Minev.
Modelul Bohr al atomului, care s-a născut în 1913, spune că electronii sunt situați în jurul nucleului atomic în anumite stări staționare - în orbitale. Un electron specific poate trece de la o stare la alta, dar o tranziție cuantică are loc instantaneu și cu o schimbare a energiei sistemului. Deci, când sari la un orbital energetic mai mare, energia este absorbită, iar la una inferioară, este emisă. Multă vreme, oamenii de știință au fost încrezători că salturile cuantice diferă de tranzițiile clasice treptate, în absența unei traiectorii între două state.
Pentru a înțelege mai bine acest fenomen, a fost introdus un experiment de gândire, numit „pisica lui Schrödinger”. O anumită pisică este blocată într-o cameră cu o mașină care este declanșată de descompunerea unui atom radioactiv. Un atom se poate dezintegra sau nu cu probabilitate egală. Cu toate acestea, dacă are loc dezintegrarea, dispozitivul va arunca vapori de acid prusic în cameră, ceea ce va ucide pisica. Până când cineva se uită în cutie, pisica este o superpoziție (combinație) a stărilor „în viață” și „moartă”. Conform acestei păreri, saltul cuantic este discret sub privirea unui observator.
În anii 1980, a apărut teoria științifică a traiectoriei cuantice. Potrivit acesteia, în timpul saltului, starea sistemului evoluează continuu, iar saltul este întotdeauna precedat de o perioadă latentă, timp în care poate fi prevăzut și prevenit.
Ultima proprietate ipotetică a sistemului a fost utilizată de către fizicieni pentru un sistem pe trei niveluri al unui atom artificial supraconductor (qubit), cu o structură a energiei în formă de V, răcită la o temperatură de zero absolută (-273 ° C). Trecerea unui electron de la starea solului la o stare excitată a fost înregistrată de oamenii de știință observând schimbarea frecvenței de rezonanță a circuitului oscilator conectat. Frecvența de rezonanță a scăzut brusc atunci când atomul a sărit într-o stare auxiliară, intermediară. Momentul trecerii la o stare excitată a fost înregistrată prin înghețarea evoluției sistemului și măsurarea stării cu ajutorul tomografiei. În cele din urmă, tranziția a fost împiedicată prin înregistrarea absenței de a detecta fotoni, care au precedat de fiecare dată saltul cuantic la o stare excitată.
Cercetătorii au arătat că, pentru perioade intermediare, starea atomului s-a schimbat continuu: evoluția fiecărui salt finalizat a fost continuă, secvențială și deterministă. Experimentul este în concordanță cu predicțiile teoriei traiectoriilor cuantice.
