Para peneliti dari Yale University dan University of Auckland mampu mendaftarkan dan mencegah lompatan elektron kuantum dalam sistem tiga tingkat. Hasil percobaan dipublikasikan di jurnal Nature.
“Lompatan kuantum elektron mirip dengan letusan gunung berapi. Namun, kami telah belajar melacak dan mencegah bencana,”kata penulis utama artikel tersebut, pegawai Universitas Yale, Zlatko Minev.
Model atom Bohr, yang lahir pada tahun 1913, mengatakan bahwa elektron berada di sekitar inti atom dalam keadaan stasioner tertentu - dalam orbital. Elektron tertentu dapat berpindah dari satu keadaan ke keadaan lain, tetapi transisi kuantum terjadi secara instan dan dengan perubahan energi sistem. Jadi, ketika melompat ke orbital yang lebih tinggi energinya, energi diserap, dan ke orbital yang lebih rendah, itu dipancarkan. Untuk waktu yang lama, para ilmuwan yakin bahwa lompatan kuantum berbeda dari transisi klasik bertahap karena tidak adanya lintasan antara dua keadaan.
Untuk lebih memahami fenomena ini, eksperimen pikiran diperkenalkan, yang disebut "kucing Schrödinger." Seekor kucing tertentu terkunci di sebuah ruangan dengan mesin yang dipicu oleh peluruhan atom radioaktif. Sebuah atom mungkin atau mungkin tidak hancur dengan probabilitas yang sama. Namun, jika terjadi disintegrasi, perangkat akan membuang uap asam prusik ke dalam ruangan, yang akan membunuh kucing. Sampai seseorang melihat ke dalam kotak, kucing adalah superposisi (kombinasi) dari keadaan "hidup" dan "mati". Menurut pandangan ini, lompatan kuantum terpisah di bawah pandangan pengamat.
Pada 1980-an, teori ilmiah lintasan kuantum muncul. Menurutnya, selama lompatan, keadaan sistem berkembang terus menerus dan lompatan itu selalu didahului oleh periode laten, yang selama itu dapat diprediksi dan dicegah.
Properti hipotetis terakhir dari sistem digunakan oleh fisikawan untuk sistem tiga tingkat atom buatan superkonduktor (qubit) dengan struktur tingkat energi berbentuk V, didinginkan hingga suhu nol absolut (-273 ° C). Transisi elektron dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi dicatat oleh para ilmuwan dengan mengamati perubahan frekuensi resonansi dari rangkaian osilasi yang terhubung. Frekuensi resonansi turun tajam ketika atom melompat ke keadaan perantara tambahan. Momen transisi ke keadaan tereksitasi dicatat dengan membekukan evolusi sistem dan mengukur keadaan menggunakan tomografi. Akhirnya, transisi dicegah dengan mencatat tidak adanya foton pendeteksi, yang setiap kali mendahului lompatan kuantum ke keadaan tereksitasi.
Para peneliti menunjukkan bahwa untuk waktu menengah, keadaan atom berubah terus menerus: evolusi dari setiap lompatan yang lengkap berlangsung terus menerus, berurutan, dan deterministik. Eksperimen ini konsisten dengan prediksi teori lintasan kuantum.
