瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）光子學實驗室與巴塞隆納光子科學研究所（ICFO）的研究人員，在量子物理學領域取得重大進展，成功展示了在懸浮於光學陷阱中的二氧化矽奈米粒子中實現受控的量子離域。這項發表於《物理評論快報》（Physical Review Letters）的實驗，為探索量子力學的極限及其潛在技術應用開闢了新途徑。
傳統上，懸浮奈米粒子的量子相干長度受限於零點運動，使得在較大物體上觀察量子干涉極為困難。為了解決此問題，研究團隊採用了一種創新的調變式光鑷系統，能夠以微秒級的時間間隔精確地調整光阱的強度。這種方法將原始相干長度增加了三倍多，從約 21 皮米延長至超過 70 皮米，顯著提高了粒子展現波動行為的機率。
儘管目前的數值仍屬微小，但此實驗證明了在不損失量子純度的情況下，對奈米粒子進行受控膨脹是可行的。這項技術為研究先前僅在原子或分子系統中觀察到的現象提供了新的途徑，使量子力學更接近宏觀世界。此研究成果與歐洲研究委員會（ERC）資助的 QnanoMECA 專案等其他在光學懸浮奈米粒子領域的進展相輔相成，後者旨在降低量子奈米機械振盪器的機械能量，使其更接近單一聲子的量子狀態。
除了其基礎科學意義，這項技術在開發高精度的量子力學力感測器方面展現了巨大潛力。高度相干的奈米粒子能夠偵測到電場或重力場的微小變化，其精確度可能超越現有技術。此外，這項研究也為探索量子力學與重力之間的關聯開啟了新的途徑，這是一個仍待實驗驗證的關鍵領域。理論上，兩個離域的量子質量體可以產生重力糾纏，而本研究描述的方法是實現這些構想的實際步驟之一。
總而言之，在懸浮奈米粒子中控制量子離域的能力，標誌著在宏觀尺度上理解和應用量子力學方面的一大飛躍，為基礎研究和先進量子技術的發展開啟了新的可能性。