Принцип суперпозиции — отличительная черта квантовой теории, которая вытекает из одного из самых фундаментальных уравнений квантовой механики — уравнения Шредингера. Оно заключается в том, что квантовые системы оказываются способны быть не только в двух противоположных состояниях — для простоты назовем их «0» и «1», — но и в третьем, сочетающем предыдущие два.
Исследовать этот принцип оказалось удобнее всего на элементарных частицах — фотонах, электронах и нейтронах. Затем ученые поставили аналогичные опыты на атомах: обнаружилось, что они также могут находиться в суперпозиции. Более сложным оказалось перевести в суперпозицию молекулы. В предыдущих работах ученым удалось сделать подобное с соединением, имеющим значение молекулярной массы в несколько сотен дальтон.
Новый рекорд поставили ученые из Венского университета. Им удалось применить принцип суперпозиции к молекуле массой в 25 тысяч дальтон. Она имеет формулу C707H260F908N16S53Zn4 и состоит более чем из 40 тысяч протонов, нейтронов и электронов.
Чтобы такая молекула была стабильна, ученые использовали специальные методы синтеза. Затем они сформировали сверхтонкий «луч» из этих молекул в сверхвысоком вакууме. Для анализа получившихся соединений в Вене был создан специальный интерферометр длиной более двух метров. По словам авторов, полученные в эксперименте результаты полностью согласуются с квантовой теорией.
В этих экспериментах молекулы оставались в суперпозиции более семи миллисекунд — достаточно долго, чтобы считать состояние стабильным. По словам специалистов, их исследование открывает путь нескольким альтернативным квантовым теориям, которые в перспективе могут соединить законы макроскопического и квантового миров.