Los físicos han propuesto una forma completamente nueva de probar el principio de superposición cuántica:la idea de que un objeto cuántico puede existir en múltiples estados al mismo tiempo. La nueva prueba se basa en examinar la rotación cuántica de un objeto macroscópico, específicamente, un rotor a nanoescala, que se considera macroscópico a pesar de su pequeño tamaño.

Hasta ahora, la mayoría de las pruebas de superposición cuántica se han basado en lineales, en lugar de rotacional, movimiento. Al examinar el movimiento de rotación, la nueva prueba puede conducir a aplicaciones tales como detección de par mejorada cuánticamente, y podría proporcionar información sobre una variedad de preguntas abiertas, como lo que causa el colapso de la función de onda cuántica.

Los físicos dirigido por Klaus Hornberger en la Universidad de Duisburg-Essen, Alemania, han publicado un artículo sobre la prueba propuesta en un número reciente de la Nueva Revista de Física .

La superposición cuántica surge porque, a escala cuántica, las partículas se comportan como ondas. Similar a la forma en que múltiples ondas pueden superponerse entre sí para formar una sola nueva onda, Las partículas cuánticas pueden existir en múltiples estados superpuestos al mismo tiempo. Si la superposición cuántica ocurrió en la vida cotidiana, podríamos observar fenómenos como el gato de Schrödinger, que está vivo y muerto al mismo tiempo hasta que se mide, obligándolo a asumir un solo estado.

En el nuevo periódico, los investigadores proponen levitar un rotor a nanoescala con pinzas ópticas, que están formados por dos rayos láser polarizados contrapropagados que hacen que el rotor se alinee estrechamente con la polarización del campo. Cuando los rayos se apagan, sin embargo, Se predice que el rotor fuertemente orientado se dispersará rápidamente en una superposición de todos los posibles estados de rotación a medida que cae hacia el suelo debido a la gravedad.

Curiosamente, Se predice que el rotor experimentará "avivamientos cuánticos" en los que, a intervalos regulares en el tiempo, la interferencia colectiva de todos los estados de rotación conduce al resurgimiento del estado inicial que ocupaba cuando estaba alineado por los rayos láser. La orientación se puede medir potencialmente iluminando el rotor con un láser de sonda débil, y el láser de captura se podría volver a encender para atrapar el rotor en este estado antes de que llegue al suelo.

Hasta aquí, Los avivamientos cuánticos orientacionales se han observado sólo en gases de moléculas diatómicas. Como las nanovarillas constan de al menos 10, 000 átomos, son mucho más grandes que las moléculas diatómicas, permitiendo probar la mecánica cuántica en un régimen inexplorado.

Los físicos esperan que sea posible observar avivamientos cuánticos de las nanobarras utilizando la tecnología existente. por ejemplo, utilizando un nanotubo de carbono como rotor. Si es así, la observación representaría una nueva prueba macroscópica de superposición cuántica.

"Al observar los avivamientos cuánticos, esperamos confirmar la mecánica cuántica a una escala de masa y complejidad sin precedentes, explorando así la frontera entre el cuántico y el clásico, Hornberger dijo Phys.org .

En el futuro, coautor James Millen ahora en King's College London, planea realizar el experimento propuesto para detectar avivamientos cuánticos macroscópicos.

"Probar si la física cuántica se descompone en una gran masa es una experiencia emocionante, pero desalentador, desafío, ", Dijo Millen." Es posible que tengamos que desarrollar tecnologías completamente nuevas para aislar partículas a nanoescala, o incluso realizar experimentos en el espacio. Sin embargo, este experimento que proponemos abre una ruta completamente nueva para sondear efectos cuánticos enigmáticos, de una manera que creo firmemente que es factible con la tecnología actual. Es más, podremos aprovechar esta física para desarrollar dispositivos útiles de una sensibilidad sin precedentes ".

© 2018 Science X Network