A Yale Egyetem és az Aucklandi Egyetem kutatói háromszintű rendszerben képesek voltak regisztrálni és megakadályozni az elektronok kvantumugrásait. A kísérlet eredményeit a Nature folyóiratban tették közzé.
„Az elektron kvantumugrása hasonló a vulkánkitöréshez. Megtanultuk azonban nyomon követni és megelőzni a katasztrófát”- mondta a cikk vezető szerzője, a Yale Egyetem munkatársa, Zlatko Minev.
Az atom Bohr-modellje, amely 1913-ban született, azt mondja, hogy az elektronok az atommag körül helyezkednek el bizonyos álló helyzetben - orbitálokban. Egy adott elektron átvihet az egyik állapotból a másikba, de a kvantumátmenet azonnal megtörténik, és a rendszer energiájának megváltozásával. Tehát, amikor egy magasabb, energetikailag magasabb pályára ugrik, az energia felszívódik, egy alacsonyabbra pedig kibocsátódik. A tudósok sokáig abban voltak abban, hogy a kvantumugrások eltérnek a fokozatos klasszikus átmenetektől, ha két állam között nincs pálya.
A jelenség jobb megértése érdekében egy gondolati kísérletet vezettek be, melyet "Schrödinger macska" -nak hívtak. Egy bizonyos macskát egy kamrába zárnak egy géppel, amelyet egy radioaktív atom bomlása vált ki. Egy atom azonos valószínűséggel széteshet vagy nem széteshet. Ha azonban szétesés történik, az eszköz poroszsav gőzöket dob a kamrába, amely megöli a macskát. Amíg valaki nem néz a dobozba, a macska az "él" és "halott" állapotok szuperpozíciója (kombinációja). E nézet szerint a kvantumugrás megfigyelő pillantása alatt diszkrét.
Az 1980-as években kialakult a kvantumpályák tudományos elmélete. Elmondása szerint a szivárgás során a rendszer állapota folyamatosan fejlődik, és a szökést mindig egy rejtett időszak előzi meg, amely alatt előre jelezhető és megelőzhető.
A rendszer utolsó hipotetikus tulajdonságát a fizikusok egy szupravezető mesterséges atom (qubit) háromszintű rendszerére alkalmazták, V-alakú energiaszintű szerkezettel, abszolút nulla hőmérsékletre (-273 ° C) lehűtve. Az elektron átmenetét az alapállapotból egy izgatott állapotba a tudósok rögzítették a csatlakoztatott oszcillációs áramkör rezonancia-frekvenciájának változásának megfigyelésével. A rezonancia frekvencia hirtelen esett, amikor az atom segéd közbenső állapotba ugrott. Az izgatott állapotba való átmenet pillanatát a rendszer fejlődésének befagyasztásával és az állapot tomográfiával történő mérésével rögzítettük. Végül az átmenetet megakadályozták a detektáló fotonok hiányának regisztrálásával, amelyek minden alkalommal megelőzték a kvantumugrást gerjesztett állapotba.
A kutatók kimutatták, hogy a közbenső időkben az atom állapota folyamatosan változott: minden befejezett ugrás folyamatos, egymást követő és determinisztikus. A kísérlet összhangban áll a kvantumpályák elméletének előrejelzéseivel.