Yale'i ülikooli ja Aucklandi ülikooli teadlased suutsid registreerida ja takistada elektronide kvanthüppeid kolmetasandilises süsteemis. Katse tulemused avaldati ajakirjas Nature.
„Elektroni kvanthüpped on sarnased vulkaanipurskega. Oleme aga õppinud katastroofi jälgima ja ära hoidma, “ütles artikli juhtiv autor, Yale'i ülikooli töötaja Zlatko Minev.
Aatomi Bohri mudel, mis sündis 1913. aastal, ütleb, et elektronid asuvad aatomi tuuma ümber teatud statsionaarsetes oludes - orbitaalides. Spetsiifiline elektron võib liikuda ühest olekust teise, kuid kvant üleminek toimub koheselt ja süsteemi energia muutumisega. Niisiis, kui hüpatakse kõrgemale energeetiliselt kõrgemale orbitaalile, neeldub energia ja madalamale - see eraldub. Pikka aega olid teadlased kindlad, et kvanthüpped erinevad järkjärgulistest klassikalistest üleminekutest kahe oleku vahelise trajektoori puudumisel.
Selle nähtuse paremaks mõistmiseks viidi sisse mõtteeksperiment nimega "Schrödingeri kass". Teatud kass lukustatakse kambrisse masinaga, mille käivitab radioaktiivse aatomi lagunemine. Aatom võib laguneda või mitte laguneda võrdse tõenäosusega. Kui lagunemine siiski toimub, viskab seade kambrisse prusshappehappe aure, mis tapab kassi. Kuni keegi kasti vaatab, on kass superpositsioon (kombinatsioon) seisunditest "elus" ja "surnud". Selle vaate järgi on kvanthüpe vaatleja pilgu all diskreetne.
1980. aastatel tekkis kvanttrajektooride teaduslik teooria. Tema sõnul areneb hüppe ajal süsteemi olek pidevalt ja hüppele eelneb alati varjatud periood, mille jooksul seda saab ennustada ja ära hoida.
Süsteemi viimast hüpoteetilist omadust kasutasid füüsikud ülijuhtiva tehisaatomi (qubit) kolmetasandilise süsteemi jaoks, mille energiatasandite V-kujuline struktuur jahutati temperatuurini absoluutne null (-273 ° C). Elektroni üleminekut põhiseisundist ergastatud olekusse registreerisid teadlased, jälgides ühendatud võnkeahela resonantssageduse muutust. Resonantssagedus langes järsult, kui aatom hüppas abistavasse, vahepealsesse olekusse. Ergastatud olekusse ülemineku hetk registreeriti süsteemi arengu külmutamisega ja oleku mõõtmisega tomograafia abil. Lõpuks takistati üleminekut registreerides tuvastatavate footonite puudumist, mis eelnesid iga kord kvanthüppele ergastatud olekusse.
Teadlased näitasid, et vahepealsetel aegadel aatomi olek muutus pidevalt: iga lõpetatud hüppe areng oli pidev, järjestikune ja deterministlik. Katse on kooskõlas kvanttrajektooride teooria ennustustega.
