Изследователи от Йейлския университет и Оклендския университет успяха да регистрират и предотвратят квантови скокове на електрони в тристепенна система. Резултатите от експеримента бяха публикувани в списание Nature.
„Квантовите скокове на електрон са подобни на вулканично изригване. Ние обаче се научихме да проследяваме и предотвратяваме катастрофа “, каза водещият автор на статията, служителят на Йейлския университет Златко Минев.
Моделът на Бор, който е роден през 1913 г., казва, че електроните са разположени около атомното ядро в определени неподвижни състояния - в орбитали. Конкретен електрон може да премине от едно състояние в друго, но квантовият преход настъпва моментално и с промяна в енергията на системата. И така, при скок към по-висока енергийна по-висока орбитала, енергията се поглъща, а в по-ниска се излъчва. Дълго време учените бяха уверени, че квантовите скокове се различават от постепенните класически преходи при липса на траектория между две състояния.
За да се разбере по-добре това явление, беше въведен мисловен експеримент, наречен „котка на Шрьодингер“. Определена котка е заключена в камера с машина, която се задейства от разпадането на радиоактивен атом. Атом може или не може да се разпадне с еднаква вероятност. Ако все пак се случи разпадане, устройството ще изхвърля изпаренията на прусинова киселина в камерата, което ще убие котката. Докато някой не погледне в кутията, котката е суперпозиция (комбинация) от състоянията „живи“и „мъртви“. Според това мнение, квантовият скок е дискретен под погледа на наблюдател.
През 80-те години се появява научната теория за квантовите траектории. Според нея по време на скока състоянието на системата се развива непрекъснато и скокът винаги се предхожда от латентен период, през който може да се предвиди и предотврати.
Последното хипотетично свойство на системата беше използвано от физиците за тристепенна система на свръхпроводящ изкуствен атом (кубит) с V-образна структура на енергийни нива, охладени до температура от абсолютна нула (-273 ° C). Преходът на електрон от основното състояние във възбудено състояние е записан от учените, като наблюдават промяната на резонансната честота на свързаната осцилаторна верига. Резонансната честота рязко спадна, когато атомът скочи в спомагателно, междинно състояние. Моментът на преход във възбудено състояние се записва чрез замразяване на еволюцията на системата и измерване на състоянието с помощта на томография. Накрая преходът е предотвратен чрез регистриране на отсъствието на детектиращи фотони, което всеки път предхожда квантовия скок до възбудено състояние.
Изследователите показаха, че за междинно време състоянието на атома се променя непрекъснато: еволюцията на всеки завършен скок е непрекъсната, последователна и детерминирана. Експериментът е съобразен с прогнозите на теорията на квантовите траектории.