Soha nem gondolták volna, hogy kinyerhető információ egy kvantumból klasszikus állapotba összeomló rendszerből, a Berkeley fizikusainak azonban mégis sikerült. Vívmányuk olyan, mintha megfigyelték volna Schrödinger macskáját a teljes élet-halál folyamaton keresztül.

Schrödinger macskájának paradoxona a kvantumszámítógépek kritikus pontja, ahol az input - akárcsak a macska élete és halála - az állapotok összefonódása, miközben a válasznak - miszerint az állat élő, vagy halott - egyértelműnek kell lenni. "Bohr és mások számára is a folyamat pillanatnyi volt - amikor kinyitjuk a dobozt, az összefonódott rendszer egy végleges, klasszikus állapotba omlik össze. Ez a felvetés vitákat kavart a kvantummechanikában" - magyarázta Irfan Siddiqi, a Berkeley Egyetem fizikusa, a Nature-ben megjelent tanulmány szerzője. "Egy kvantumrendszer valósidejű nyomon követése azonban azt bizonyítja, hogy ez folytatólagos folyamat, és folyamatosan képesek vagyunk információt kinyerni a kvantumból klasszikusba átalakuló rendszerből. Ezt a részletességi szintet soha nem tartották elérhetőnek a kvantumelmélet atyjai"

Az elért eredmények a folyamatos hibajavítás lehetőségét jelzik a kvantumszámítógépeknél. A valós világban a fénytől kezdve, a hőn át a vibrációig, bármi kilendíthet egy rendszert kvantumállapotából a valós világbeli, úgynevezett klasszikus állapotba. Vegyük a macskát, melynek, ha kinyitjuk a dobozát és belenézünk, a jószágnak halottnak vagy élőnek kell lennie. A kvantumszámítógépeknél az a nagy kérdés, képesek lennénk-e információ kinyerésére a kvantumrendszer teljes megsemmisítése nélkül? "Képesek vagyunk nagyon finoman folyamatosan vizsgálva a rendszert kis információ darabokhoz jutni, miközben folyamatosan javítjuk, visszaterelve a megfelelő irányba, a végső cél felé" - adta meg a választ Siddiqi.

A kvantumfizika világában egy rendszer egyidejűleg lehet két egymást átfedő állapotban, egészen addig, amíg senki nem vizsgálja. A vizsgálat megzavarja a rendszert és egyik, vagy másik állapotba kényszeríti, vagyis az eredeti összefonódott hullámfunkciók összeomlanak. Az elmúlt évtizedben több elméleti fizikus, köztük Andrew N. Jordan, a Rochester Egyetem professzora, a Nature-ben megjelent írás társszerzője is elméleteket dolgozott ki a kvantumrendszerek összeomlásáról. "A Rochester csapata új matematikai modellt fejlesztett ki a legvalószínűbb útvonal megbecsléséhez, hasonlóan Newton egyenleteihez, ami megmutatja a legkönnyebb utat egy hegyről legördülő labda előtt" - mondta Siddiqi. "A hatásai jelentősek, mivel most már megtervezhetjük a rendszer egy adott pálya mentén tartásához szükséges kontroll-szekvenciákat"


Ez a kép a kubit által a kezdeti- és a végső állapot között megtett véletlenszerű pályák térképe
Siddiqi csapata igazolta Jordant. Megmérték egy kubit, vagyis egy kvantum bit hullámfunkciójának pályáját változás közben. A kubit, ami gyakorlatilag egy szupravezető inga, két különböző energiaállapotban lehet. Ezt egy második áramkörhöz kapcsolták, hogy kiolvassák a végső feszültségét, ami megfelelt az inga frekvenciájának. "Ha ezt a kísérletet sokszor elvégezzük, megmérve a rendszer által minden alkalommal megtett utat és az állapotokat, meghatározhatjuk a legvalószínűbb útvonalát" - mondta Siddiqi. "Ezután elkészíthetünk egy kontroll-szekvenciát, hogy az általunk kívánt utat tegye meg. A kísérlet demonstrálja, hogy bármilyen végső kvantumállapot választás esetén megtalálható és megjósolható az adott időben őket összekötő legvalószínűbb, optimális útvonal. Ez igazolja az elméletet és megnyitja az utat az aktív kvantumkontroll technikák előtt"