Observando efectos cuánticos macroscópicos en la oscuridad

Observando efectos cuánticos macroscópicos en la oscuridad

Observando efectos cuánticos macroscópicos en la oscuridad

Una perla de vidrio de tamaño nanométrico que evoluciona en un potencial creado a través de fuerzas electrostáticas o magnéticas entra en un estado de superposición cuántica macroscópica. Crédito: Helen Heinzer

Ser rápido, evitar la luz y rodar por una rampa con curvas: esa es la receta para un experimento pionero propuesto por físicos teóricos en un artículo publicado recientemente. Cartas de revisión física. Se espera que la materia que evoluciona en un potencial creado por fuerzas electrostáticas o magnéticas produzca de forma rápida y fiable un estado de superposición cuántica macroscópica.

La frontera entre la realidad cotidiana y el mundo cuántico sigue siendo borrosa. Cuanto más masivo es un objeto, más localizado se vuelve cuando su movimiento se enfría cuánticamente hasta el cero absoluto.

Investigadores dirigidos por Oriol Romero-Isart del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (IQOQI) de la Academia de Ciencias de Austria (ÖAW) y el Departamento de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck, propusieron experimentar con una nanopartícula levitada ópticamente. , enfriado a su estado fundamental, evoluciona hacia un potencial no óptico («oscuro») creado por fuerzas electrostáticas o magnéticas. Se espera que esta evolución en el potencial oscuro produzca de forma rápida y fiable un estado de superposición cuántica macroscópica.

La luz láser enfría una esfera de vidrio de tamaño nanométrico hasta su estado fundamental de movimiento. Solas, bombardeadas por moléculas de aire y dispersión de la luz entrante, estas esferas de vidrio se calientan rápidamente y abandonan el régimen cuántico, lo que limita el control cuántico. Para evitarlo, se deja que la esfera evolucione en la oscuridad, con la luz apagada, guiada únicamente por fuerzas electrostáticas o magnéticas uniformes. Esta evolución es lo suficientemente rápida como para evitar el calentamiento por moléculas de gas perdidas, pero aumenta la localización extrema e imprime características cuánticas sin ambigüedades.

En un artículo reciente Cartas de revisión física Esta propuesta también analiza cómo superar los desafíos prácticos de tales experimentos. Estos desafíos incluyen la necesidad de realizar experimentos rápidos, un uso mínimo de luz láser para evitar la decoherencia y la capacidad de repetir rápidamente experimentos con la misma partícula. Estas consideraciones son fundamentales para mitigar el impacto del ruido de baja frecuencia y otros errores sistemáticos.

Esta propuesta ha sido ampliamente discutida con socios experimentales en el proyecto Q-Xtreme de ERC Synergy Grant. «El método propuesto está alineado con los desarrollos actuales en sus laboratorios y pronto podrán probar nuestro protocolo con partículas térmicas en el régimen clásico, lo que será muy útil para medir y reducir fuentes de ruido cuando los láseres estén apagados», afirma. . Equipo teórico de Oriol Romero-Isart.

«Aunque el experimento cuántico final será inevitablemente un desafío, creemos que debería ser factible ya que cumple con todos los criterios necesarios para producir estos estados de superposición cuántica macroscópica».

Más información:
M. Roda-Lourdes et al., Dinámica mediante superposiciones cuánticas macroscópicas en un amplio potencial de doble pozo, Cartas de revisión física (2024) DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.023601

Proporcionado por la Universidad de Innsbruck

referencia: Observando efectos cuánticos macroscópicos en la oscuridad (2024, 10 de enero) Consultado el 10 de enero de 2024 en https://phys.org/news/2024-01-macroscopic-quantum-effects-dark.html

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