В новой статье, опубликованной на этой неделе на обложке журнала Nature, ученые из Университета Рочестера, Калифорнийского университета в Беркли и Вашингтонского университета в Сент-Луисе показали, что можно отслеживать эти квантовые траектории и сравнивать их с недавно разработанными. теория для предсказания наиболее вероятного пути, по которому система пойдет между двумя состояниями.Эндрю Н. Джордан, профессор физики в Университете Рочестера и один из авторов статьи, и его группа разработали эту новую теорию в более ранней статье.
Результаты, опубликованные на этой неделе, показывают хорошее согласие между теорией и экспериментом.Для своего эксперимента команды университетов Беркли и Вашингтона разработали сверхпроводящий кубит с исключительными свойствами когерентности, что позволило ему оставаться в квантовой суперпозиции во время непрерывного мониторинга.
Эксперимент фактически использовал тот факт, что любое измерение вызовет возмущение квантовой системы. Это означает, что оптимальный путь появится в результате непрерывного измерения и того, как система переводится из одного квантового состояния в другое.
Катер Марч, соавтор и доцент Вашингтонского университета в Сент-Луисе, объяснила, что ключевой частью эксперимента была возможность измерить каждую из этих траекторий при изменении системы, что было невозможно до сих пор.Джордан сравнивает эксперимент с наблюдением, как бабочки одна за другой выбираются из клетки к ближайшим деревьям. «Путь каждой бабочки похож на один запуск эксперимента», — сказал Джордан. «Все они начинаются с одной клетки, начального состояния, и заканчиваются одним из деревьев, каждое из которых является отдельным конечным состоянием». Наблюдая за квантовым эквивалентом миллиона бабочек, совершающих путешествие от клетки к дереву, исследователи фактически смогли предсказать наиболее вероятный путь, по которому бабочка выбрала, наблюдая, на какое дерево она приземлилась (известный как пост-отбор в измерениях квантовой физики). , несмотря на присутствие ветра или каких-либо помех, влияющих на то, как он летит (что аналогично влиянию измерения на систему).
«Эксперимент демонстрирует, что для любого выбора конечного квантового состояния можно найти и спрогнозировать наиболее вероятный или« оптимальный путь », соединяющий их в данное время», — сказал Джордан. «Это подтверждает теорию и открывает путь для активных методов квантового контроля». Он объяснил, что только если вы знаете наиболее вероятный путь, можно настроить систему в желаемое состояние в определенное время.