Observando efectos cuánticos macroscópicos en la oscuridad

(Noticias de Nanowerk) Ser rápido, evitar la luz y rodar por una rampa con curvas: esta es la receta para un experimento pionero propuesto por físicos teóricos en un artículo reciente publicado en Physical Review Letters (“Macroscopic Quantum Superpositions via Dynamics in a Wide Double-Well Potential”). Se espera que un objeto que evoluciona en un potencial creado a través de fuerzas electrostáticas o magnéticas genere de manera rápida y confiable un estado de superposición cuántica macroscópica. 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. (Imagen: Helene Hainzer) La frontera entre la realidad cotidiana y el mundo cuántico sigue sin estar clara. Cuanto más masivo es un objeto, más localizado se vuelve cuando se vuelve cuántico enfriando su movimiento al cero absoluto. Investigadores, dirigidos por Oriol Romero-Isart del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (IQOQI) de la Academia Austriaca de Ciencias (ÖAW) y el Departamento de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck, proponen un experimento en el que una nanopartícula levita ópticamente , enfriado a su estado fundamental, evoluciona en un potencial no óptico (“oscuro”) creado por fuerzas electrostáticas o magnéticas. Se espera que esta evolución en el potencial oscuro genere de forma rápida y fiable un estado de superposición cuántica macroscópica. La luz láser puede enfriar una esfera de vidrio de tamaño nanométrico hasta su estado fundamental en movimiento. Si se las deja solas, bombardeadas por moléculas de aire y dispersando la luz entrante, estas esferas de vidrio se calientan rápidamente y abandonan el régimen cuántico, lo que limita el control cuántico. Para evitarlo, los investigadores proponen dejar que la esfera evolucione en la oscuridad, con la luz apagada, guiada únicamente por fuerzas electrostáticas o magnéticas no uniformes. Esta evolución no sólo es lo suficientemente rápida como para evitar el calentamiento por moléculas de gas perdidas, sino que también eleva la localización extrema e imprime características inequívocamente cuánticas. El reciente artículo en Physical Review Letters También analiza cómo esta propuesta elude los desafíos prácticos de este tipo de experimentos. Estos desafíos incluyen la necesidad de realizar experimentos rápidos, el uso mínimo de luz láser para evitar la decoherencia y la capacidad de repetir rápidamente experimentos con la misma partícula. Estas consideraciones son cruciales para mitigar el impacto del ruido de baja frecuencia y otros errores sistemáticos. Esta propuesta ha sido ampliamente discutida con socios experimentales en Q-Xtreme, un proyecto ERC Synergy Grant apoyado financieramente por la Unión Europea. "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 minimizar las fuentes de ruido cuando los láseres estén apagados", dice el Equipo teórico de Oriol Romero-Isart. "Creemos que, si bien el experimento cuántico definitivo será inevitablemente desafiante, debería ser factible ya que cumple con todos los criterios necesarios para preparar estos estados macroscópicos de superposición cuántica".

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• Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64374.php