Zespół naukowców z Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH Zurich) oraz Instytutu Nauk Fotonowych w Barcelonie dokonał przełomowego odkrycia w dziedzinie mechaniki kwantowej, demonstrując kontrolowaną kwantową delokalizację nanocząstki krzemionkowej zawieszonej w pułapce optycznej. Wyniki ich badań zostały opublikowane w renomowanym czasopiśmie *Physical Review Letters*.
Eksperyment ten stanowi istotny krok w kierunku zrozumienia i wykorzystania zjawisk kwantowych w coraz większych obiektach. Tradycyjnie zjawiska kwantowe, takie jak interferencja, były obserwowane głównie w świecie atomów i cząsteczek. W miarę zwiększania rozmiaru obiektów, ich interakcje ze środowiskiem prowadzą do utraty spójności kwantowej, czyli dekoherencji, co utrudnia utrzymanie stanu kwantowego w większych obiektach.
Innowacyjne podejście zespołu z ETH Zurich polegało na wykorzystaniu precyzyjnie kontrolowanej metody rozszerzania, w tym modulowanego systemu pęsety optycznej. Pozwoliło to na dynamiczne dostosowywanie pułapki świetlnej, umożliwiając kontrolowane rozszerzenie funkcji falowej nanocząstki. W najlepszych scenariuszach udało się zwiększyć pierwotną długość koherencji z około 21 pikometrów do ponad 70 pikometrów, co stanowi ponad trzykrotny wzrost.
Osiągnięcie to otwiera nowe perspektywy dla badań nad fundamentalnymi prawami wszechświata, w tym nad potencjalnym powiązaniem mechaniki kwantowej z grawitacją. Teorie sugerują, że dwie zdelokalizowane masy kwantowe mogłyby generować splątanie grawitacyjne, a zastosowane metody stanowią krok w kierunku praktycznej realizacji tych idei. Ponadto, technika ta ma potencjalne zastosowania w rozwoju ultras czułych czujników kwantowych, które mogłyby wykrywać nawet najmniejsze zmiany w polach elektrycznych lub grawitacyjnych z precyzją przekraczającą obecne technologie.
Prace te wpisują się w szerszy kontekst badań nad przenoszeniem zjawisk kwantowych do świata makroskopowego. Inicjatywy takie jak projekt QnanoMECA, finansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, również dążą do zmniejszenia energii mechanicznej kwantowych oscylatorów nanomechanicznych. Rozwój ten może przyczynić się do powstania nowej generacji precyzyjnych czujników mechanicznych, znajdujących zastosowanie między innymi w nawigacji czy sejsmologii.
Choć droga do pełnego zrozumienia i wykorzystania kwantowej natury materii na większą skalę jest wciąż długa, a wyzwania związane z dekoherencją pozostają znaczące, osiągnięcie zespołu z ETH Zurich i Instytutu Nauk Fotonowych stanowi inspirujący przykład tego, jak dzięki innowacyjnemu podejściu i precyzyjnej kontroli można poszerzać granice naszego poznania i otwierać drzwi do technologicznych rewolucji.