In het beroemde gedachte-experiment van Schrödinger een kat lijkt zowel dood als levend te zijn - een idee dat goedgelovigheid onder druk zet. Tegenwoordig, katten gedragen zich nog steeds niet zo, maar natuurkundigen creëren nu regelmatig analogen van Schrödingers kat in het laboratorium door de microscopische kwantumwereld over macroscopische afstanden uit te smeren.

Dergelijke "kattenstaten" hebben veel huizen gevonden, beloven meer gevoelige kwantummetingen en fungeren als basis voor kwantumfoutcorrigerende codes - een noodzakelijk onderdeel voor toekomstige foutgevoelige kwantumcomputers.

Met deze doelen voor ogen, sommige onderzoekers willen graag betere kattentoestanden creëren met enkele ionen. Maar, tot dusver, standaardtechnieken hebben beperkingen opgelegd aan hoe ver hun kwantumkarakter zich zou kunnen verspreiden.

Onlangs, onderzoekers van het Joint Quantum Institute ontwikkelden een nieuw schema voor het creëren van single-ion cat-states, detaillering van de resultaten deze week in Natuurcommunicatie . Hun experiment plaatst een enkel ytterbium-ion in een superpositie - een kwantumcombinatie - van twee verschillende toestanden. aanvankelijk, deze staten bewegen samen in hun gemeenschappelijke omgeving, dezelfde beweging delen. Maar een reeks zorgvuldig getimede en ultrasnelle laserpulsen oefenen verschillende krachten uit op de twee ionentoestanden, ze in tegengestelde richtingen duwen. De oorspronkelijke superpositie blijft bestaan, maar de toestanden oscilleren uiteindelijk uit fase met elkaar.

Met behulp van deze techniek, het JQI-team slaagde erin de staten van elkaar te scheiden met een afstand van bijna 300 nanometer, ongeveer twaalf keer verder dan voorheen mogelijk was. Er is nog maar één ion, maar zijn kwantumkarakter strekt zich nu uit over een afstand die meer dan duizend keer groter is dan zijn oorspronkelijke grootte. Dergelijke superposities op lange afstand zijn zeer gevoelig, en kan nauwkeurige atoominterferometriemetingen of robuuste kwantumcryptografische technieken mogelijk maken.