Onderzoekers van Imperial College London en Lancaster University hebben een nieuwe aanpak voorgesteld om de grenzen van de toepasbaarheid van de kwantummechanica te testen.

De kwantumfysica heeft de mensheid lang een elegant kader gegeven om de microscopische wereld te begrijpen. Kwantumfenomenen bestaan ​​echter niet in ons dagelijks leven.

Veel factoren dragen bij aan de overgang tussen de kwantum- en klassieke regimes, maar is er een fundamenteel mechanisme dat tot deze overgang leidt? En hoe stort een golffunctie die uit meerdere mogelijkheden bestaat precies in tot één definitieve uitkomst?

Er zijn talloze modellen voorgesteld, die gezamenlijk worden aangeduid als theorieën over het ineenstorten van de objectieven, in de hoop deze openstaande fundamentele vragen te beantwoorden. Maar het testen van deze theorieën blijft experimenteel uitdagend.

Nu heeft een groep onderzoekers een paper gepubliceerd over een nieuwe manier om deze objectieve-collapse-theorieën in het lab te onderzoeken.

Het voorstel is gepubliceerd in AVS Quantum Science .

De methode van de onderzoekers maakt gebruik van de 'displacemon', een elektromechanisch apparaat dat bestaat uit een mechanische resonator die is verbonden met een supergeleidende qubit. Door de qubit te manipuleren, stellen ze een techniek voor om te zoeken naar afwijkingen van de standaard kwantumtheorie op een manier die kan worden verklaard door objectieve ineenstorting.

Dr. Edward Laird, die een onderzoeksgroep leidt in kwantumelektronische apparaten aan de Lancaster University, zegt dat "de verplaatsing niet alleen een hulpmiddel is voor het testen van fundamentele kwantummechanica, maar ook de basis kan zijn van nieuwe detectietechnologieën. Het zal enorm spannend zijn om de eerste experimenten met dit apparaat."

Hoewel er veel vooruitgang is geboekt bij het beperken van de kracht van deze modellen, zijn verdere experimenten nodig om de grens tussen kwantum en klassiek te belichten.

"Inderdaad, deze toekomstige experimenten bieden een opwindende belofte om de kwantummechanica op steeds grotere schaal te onderzoeken", zegt Michael Vanner, hoofdonderzoeker van het Quantum Measurement Lab aan het Imperial College London.

De displacemon biedt een nieuwe manier om instortingsmodellen te testen door gebruik te maken van experimentele vooruitgang die is geboekt in cryogene en supergeleidende technologieën. Centraal in het displacemon-apparaat staat een mechanische resonator die op en neer oscilleert als een miniatuur gitaarsnaar en is opgenomen in een supergeleidende qubit. Deze zwaaiende beweging interageert met een magnetisch veld op een manier die de eigenschappen van het qubit-apparaat en de resonator verbindt, waarbij de werking van de een de ander beïnvloedt. De architectuur van het apparaat leent zich goed voor het creëren van een kwantumsuperpositie van de snaartrillingen.