Observando efeitos quânticos macroscópicos no escuro

10 de janeiro de 2024

(Notícias do Nanowerk) Seja rápido, evite a luz e role por uma rampa curva: esta é a receita para um experimento pioneiro proposto por físicos teóricos em um artigo recente publicado em Physical Review Letters (“Macroscopic Quantum Superpositions via Dynamics in a Wide Double-Well Potential”). Espera-se que um objeto evoluindo em um potencial criado por meio de forças eletrostáticas ou magnéticas gere de forma rápida e confiável um estado de superposição quântica macroscópica. Uma esfera de vidro de tamanho nanoescala evoluindo em um potencial criado por meio de forças eletrostáticas ou magnéticas entra em um estado de superposição quântica macroscópica. (Imagem: Helene Hainzer) A fronteira entre a realidade cotidiana e o mundo quântico permanece obscura. Quanto mais massivo um objeto, mais localizado ele se torna quando se torna quântico através do resfriamento de seu movimento até o zero absoluto. Pesquisadores, liderados por Oriol Romero-Isart do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica (IQOQI) da Academia Austríaca de Ciências (ÖAW) e do Departamento de Física Teórica da Universidade de Innsbruck, propõem um experimento no qual uma nanopartícula opticamente levitada , resfriado ao seu estado fundamental, evolui em um potencial não óptico (“escuro”) criado por forças eletrostáticas ou magnéticas. Espera-se que esta evolução no potencial escuro gere de forma rápida e confiável um estado de superposição quântica macroscópica. A luz laser pode resfriar uma esfera de vidro de tamanho nanométrico até seu estado fundamental móvel. Deixadas sozinhas, bombardeadas por moléculas de ar e espalhando a luz que chega, essas esferas de vidro aquecem rapidamente e deixam o regime quântico, limitando o controle quântico. Para evitar isso, os pesquisadores propõem deixar a esfera evoluir no escuro, com a luz desligada, guiada apenas por forças eletrostáticas ou magnéticas não uniformes. Esta evolução não só é rápida o suficiente para evitar o aquecimento por moléculas de gás perdidas, mas também elimina a localização extrema e imprime características quânticas inequívocas. O recente artigo em Physical Review Letters também discute como esta proposta contorna os desafios práticos deste tipo de experimentos. Esses desafios incluem a necessidade de execuções experimentais rápidas, uso mínimo de luz laser para evitar decoerência e a capacidade de repetir rapidamente execuções experimentais com a mesma partícula. Estas considerações são cruciais para mitigar o impacto do ruído de baixa frequência e outros erros sistemáticos. Esta proposta foi amplamente discutida com parceiros experimentais no Q-Xtreme, um projecto ERC Synergy Grant apoiado financeiramente pela União Europeia. “O método proposto está alinhado com os desenvolvimentos atuais em seus laboratórios e em breve eles poderão testar nosso protocolo com partículas térmicas no regime clássico, o que será muito útil para medir e minimizar fontes de ruído quando os lasers estão desligados”, afirma o equipe teórica de Oriol Romero-Isart. “Acreditamos que, embora o experimento quântico final seja inevitavelmente desafiador, ele deverá ser viável, pois atende a todos os critérios necessários para preparar esses estados macroscópicos de superposição quântica.”

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