Profesor Jacek Dziarmaga z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie i Centrum Badań Systemów Złożonych im. Marka Kaca przy Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego jest współautorem opublikowanego niedawno artykułu w prestiżowym czasopiśmie Nature Physics. Przedstawione w nim obliczenia pozwalają autorom podać metodę zaobserwowania w świecie makroskopowym nieintuicyjnych praw mechaniki kwantowej.

W ostatnich latach obserwujemy dramatyczny postęp w technikach pułapkowania i chłodzenia zarówno neutralnych atomów, jak i jonów. Umożliwia to eksperymentalną realizację na przykład stosunkowo prostych kwantowych układów wielu silnie oddziaływujących spinów. W odróżnieniu od typowego kontekstu fizyki ciała stałego, takie „sztuczne" spiny bardzo słabo oddziaływują z otoczeniem. Ponadto ich stan kwantowy również względnie łatwo poddaje się manipulacji. Biorąc pod uwagę te dwie własności, można rozważać przygotowanie w takim układzie egzotycznego stanu kwantowego, w którym makroskopowa liczba spinów jest jednocześnie skierowana w górę i w dół. Byłaby to bardziej humanitarna wersja legendarnego „kota Schrödingera", czyli stanu kwantowego w którym „kot jest jednocześnie żywy i martwy". Taki stan kwantowy został zaproponowany przez Erwina Schrödingera, jednego z ojców założycieli mechaniki kwantowej i tym samym całej współczesnej fizyki, chemii i biologii molekularnej, jako spektakularna ilustracja absurdalności fizyki kwantowej. Dzisiaj rozumiemy, że koty są albo żywe albo martwe (ale nigdy żywe lub martwe jednocześnie) dlatego, że jako „obiekty makroskopowe" bardzo silnie oddziaływują ze swoim otoczeniem. W odróżnieniu od nich spułapkowane spiny oddziaływują z otoczeniem słabo, co pozwala mieć nadzieję na spektakularną makroskopową manifestację dziwnych praw mechaniki kwantowej.

Współpracownikami profesora Dziarmagi był Wojciech Zurek (Los Alamos National Laboratory, USA) oraz Michael Zwolak (Los Alamos i University of Oregon).
 

Link do artykułu Jacek Dziarmaga, Wojciech H. Zurek and Michael Zwolak, Non-local quantum superpositions of topological defects, Nature Physics 8, 49–53 (2012).