Muy recientemente, Los investigadores dirigidos por Markus Aspelmeyer en la Universidad de Viena y Lukas Novotny en ETH Zurich enfriaron una nanopartícula de vidrio en el régimen cuántico por primera vez. Para hacer esto, la partícula se ve privada de su energía cinética con la ayuda de láseres. Lo que queda son movimientos, las llamadas fluctuaciones cuánticas, que ya no siguen las leyes de la física clásica sino las de la física cuántica. La esfera de vidrio con la que se ha logrado esto es significativamente más pequeña que un grano de arena, pero todavía consta de varios cientos de millones de átomos. En contraste con el mundo microscópico de fotones y átomos, Las nanopartículas proporcionan una idea de la naturaleza cuántica de los objetos macroscópicos. En colaboración con el físico experimental Markus Aspelmeyer, un equipo de físicos teóricos dirigido por Oriol Romero-Isart de la Universidad de Innsbruck y el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia de Ciencias de Austria propone ahora una forma de aprovechar las propiedades cuánticas de las nanopartículas para diversas aplicaciones.

Brevemente deslocalizado

"Mientras que los átomos en el estado fundamental de movimiento rebotan a distancias mayores que el tamaño del átomo, el movimiento de los objetos macroscópicos en el estado fundamental es muy, muy pequeña, "explican Talitha Weiss y Marc Roda-Llordes del equipo de Innsbruck." Las fluctuaciones cuánticas de las nanopartículas son más pequeñas que el diámetro de un átomo ". Para aprovechar la naturaleza cuántica de las nanopartículas, la función de onda de las partículas debe ampliarse en gran medida. En el esquema de los físicos cuánticos de Innsbruck, Las nanopartículas quedan atrapadas en campos ópticos y se enfrían hasta el estado fundamental. Cambiando rítmicamente estos campos, las partículas ahora logran deslocalizarse brevemente en distancias exponencialmente mayores. "Incluso las perturbaciones más pequeñas pueden destruir la coherencia de las partículas, por eso, al cambiar los potenciales ópticos, solo separamos brevemente la función de onda de las partículas y luego la comprimimos de nuevo inmediatamente, "explica Oriol Romero-Isart. Al cambiar repetidamente el potencial, De este modo, se pueden aprovechar las propiedades cuánticas de la nanopartícula.

Muchas aplicaciones

Con la nueva técnica, las propiedades cuánticas macroscópicas se pueden estudiar con más detalle. También resulta que este estado es muy sensible a las fuerzas estáticas. Por lo tanto, el método podría permitir instrumentos altamente sensibles que se pueden utilizar para determinar fuerzas como la gravedad con mucha precisión. Usando dos partículas expandidas y comprimidas simultáneamente por este método, también sería posible entrelazarlos mediante una interacción débil y explorar áreas completamente nuevas del mundo cuántico macroscópico.

Junto con otras propuestas, el nuevo concepto forma la base del proyecto ERC Synergy Grant Q-Xtreme, que fue concedida el año pasado. En este proyecto, los grupos de investigación de Markus Aspelmeyer y Oriol Romero-Isart, junto con Lukas Novotny y Romain Quidant de ETH Zurich, están llevando uno de los principios más fundamentales de la física cuántica al límite extremo al colocar un cuerpo sólido de miles de millones de átomos en dos lugares al mismo tiempo.