Στην κβαντομηχανική, οι νόμοι της φυσικής που γνωρίζουμε παύουν να ισχύουν και τα γεγονότα, εξαρτώνται από τις πιθανότητες. Για παράδειγμα, ένα ραδιενεργό άτομο μπορεί να αποσυντεθεί εκπέμποντας ένα ηλεκτρόνιο, μπορεί όμως και να μην το κάνει.
Σε μια πειραματική διάταξη που είναι κατάλληλα φτιαγμένη, ένα άτομο κάποιου ραδιενεργού υλικού, διαθέτει πιθανότητα ακριβώς 50-50 να αποσυντεθεί ή όχι, σε κάποια καθορισμένη χρονική στιγμή. Αν η αποσύνθεση γίνει, ένας ανιχνευτής θα καταγράψει το γεγονός.
Ο διάσημος φυσικός Erwin Schrodinger, σε ένα νοητικό πείραμα το 1935, έδειξε το παράδοξο μιας φανταστικής γάτας που βρίσκεται σε κβαντική υπέρθεση. Στο νοητικό αυτό πείραμα, μια ζωντανή γάτα τοποθετείται σε ένα κουτί που περιέχει ένα ραδιενεργό υλικό και μια αμπούλα δηλητηρίου. Η ρύθμιση είναι τέτοια ώστε, αν γίνει αποσύνθεση, να σπάσει η αμπούλα με το δηλητήριο και να πεθάνει η γάτα.
Στον κόσμο μας, χωρίς να ανοίξουμε το κουτί, θα λέγαμε πως η γάτα έχει 50% πιθανότητες να είναι ζωντανή και άλλες τόσες να είναι πεθαμένη. Όμως, σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, και τις εξισώσεις της κβαντομηχανικής, καμιά από τις δύο δυνατότητες που υπάρχουν (τόσο για το ραδιενεργό υλικό όσο και την γάτα) δεν είναι πραγματική, μέχρις ότου παρατηρηθεί.
Ξέρουμε ότι σε ένα κβαντικό κόσμο, τίποτε δεν είναι πραγματικό μέχρι να μετρηθεί. Έτσι μια γάτα, κλεισμένη μέσα σε ένα κουτί όπως το περιέγραψε ο διάσημος φυσικός Erwin Schrodinger το 1935, βρίσκεται σε μια απροσδιόριστη κατάσταση. Μια ‘’υπέρθεση’’, όπου μπορεί να είναι ταυτόχρονα και ζωντανή και νεκρή, αλλά σε διαφορετικούς κόσμους.
Το νοητικό αυτό πείραμα, είναι ένα στοιχείο που χρησιμοποιούν οι φυσικοί, για να αποδείξουν την ύπαρξη των πολλών κόσμων.
Από το 1935 μέχρι σήμερα λοιπόν, η περίφημη αυτή γάτα βρίσκεται σε μια επισφαλή θέση, με μια δαμόκλειο σπάθη να κρέμεται πάνω της.
Ευτυχώς για αυτή, πρόσφατα ερευνητές του Yale κατάλαβαν πώς μπορούμε να σώσουμε τη διάσημη γάτα, σύμβολο της κβαντικής υπέρθεσης και της απρόβλεπτης εξέλιξης στον κβαντικό κόσμο.
Η ανακάλυψη αφορά ένα σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης για επικείμενα κβαντικά άλματα τεχνητών ατόμων που περιέχουν κβαντικές πληροφορίες. (Nature της 3ης Ιουνίου 2019).
(*) Το κβαντικό άλμα είναι η διακριτή (μη συνεχής) και τυχαία μεταβολή στην κατάσταση, όταν αυτή παρατηρείται.
Το πείραμα, που πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο του καθηγητή του Yale Michel Devoret , προτάθηκε από τον επικεφαλής της μελέτης συγγραφέα Zlatko Minev και αφορά την πραγματική λειτουργία ενός κβαντικού άλματος, οδηγώντας σε μια εκπληκτική διαπίστωση που έρχεται σε αντίθεση με την καθιερωμένη άποψη του φυσικού Niels Bohr που έλεγε ότι τα κβαντικά αυτά άλματα είναι απότομα και τυχαία.
Αυτά τα άλματα συμβαίνουν κάθε φορά που μετράμε ένα qubit, δήλωσε ο Devoret, καθηγητής της εφαρμοσμένης φυσικής και μέλος του Yale Quantum Institute.
Τα κβαντικά άλματα είναι γνωστό ότι είναι απρόβλεπτα μακροπρόθεσμα. Παρά ταύτα, ήταν δυνατό να βρεθεί μια πανέξυπνη μεθοδολογία ώστε να έχουμε μια έμμεση προειδοποίηση ότι ένα άλμα πρόκειται σύντομα να συμβεί κάτι που μας δίνει την ευκαιρία μιας αντίδρασης.
Να σημειωθεί εντούτοις ότι η προειδοποίηση αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για να αναστραφεί η εξέλιξη του κβαντικού άλματος και αυτό, η δυνατότητα δηλαδή παρέμβασης στην εξέλιξη μιας κβαντικής κατάστασης που όπως είπαμε θεωρείται τυχαίο γεγονός, μας ξαφνιάζει αφού προσδίδει ένα ντετερμινιστικό (*) χαρακτήρα στο συμβάν.
(*) ντετερμινισμός ή αιτιοκρατία
Τα νέα δεδομένα είναι μείζονος σημασίας αφού προωθούν τις επιστημονικές γνώσεις για ανάπτυξη των πρώτων ολοκληρωμένων κβαντικών υπολογιστών και συνιστούν πρωτοποριακές εργασίες στον τομέα της κβαντικής πληροφορικής με υπεραγώγιμα κυκλώματα.
Επιπλέον μας αναγκάζουν να ξανασκεφτούμε.
Αξίζει στο σημείο αυτό να θυμηθούμε τον Αϊνστάιν:
Εσύ πιστεύεις σ’ ένα Θεό που παίζει ζάρια, Εγώ πιστεύω στον αδήριτο νόμο και στην τάξη (Επιστολή προς τον Μαξ Μπορν)
