Het onderscheid tussen de gewone wereld en het kwantumrijk blijft vaag. Naarmate het volume van een object toeneemt, neemt de lokaliteit ervan toe naarmate de beweging afkoelt tot het absolute nulpunt en kwantumtransformaties plaatsvinden. Onderzoekers onder leiding van Oriol Romero-Isart van het Instituut voor Quantum Optica en Quantum Informatie (IQOQI) van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen (ÖAW) en de afdeling Theoretische Fysica van de Universiteit van Innsbruck hebben een experimenteel schema voorgesteld.
In dit experiment evolueren optisch zwevende nanodeeltjes, na afkoeling tot hun grondtoestand, in een niet-optische ("donkere") potentiaal gegenereerd door elektrostatische of magnetische krachten. Deze evolutie in het duistere potentieel houdt de belofte in van het snel en betrouwbaar produceren van macroscopische kwantumsuperpositietoestanden.
Lasers kunnen glazen bollen van nanometerformaat afkoelen tot hun grondbeweging. Als zo’n glazen bol op zichzelf mag bestaan, zal hij snel opwarmen en de kwantumtoestand verlaten onder het bombardement van luchtmoleculen en de verstrooiing van invallend licht, waardoor de kwantumcontrole wordt beperkt. Om dit te voorkomen stellen de onderzoekers voor om de glazen bol in het donker te laten evolueren, met het licht uitgeschakeld, en alleen geleid door niet-uniforme elektrostatische of magnetische krachten. Deze evolutiesnelheid is niet alleen snel genoeg om te voorkomen dat verdwaalde gasmoleculen opwarmen, maar ontkoppelt ook extreme lokalisatie en karakteriseert ondubbelzinnige kwantumsignaturen.
Een recent artikel gepubliceerd in Physical Review Letters bespreekt ook hoe deze suggestie de praktische uitdagingen van dergelijke experimenten omzeilt. Deze uitdagingen omvatten de behoefte aan snelle experimentele runs, minimaal gebruik van lasers om decoherentie te voorkomen, en de mogelijkheid om experimentele runs op hetzelfde deeltje snel te herhalen. Deze overwegingen zijn van cruciaal belang voor het beperken van de effecten van laagfrequente ruis en andere systeemfouten.
Dit voorstel is uitgebreid besproken met experimentele partners bij Q-Xtreme, een door de Europese Unie medegefinancierd ERC-project.
Het theoretische team van Oriol-Romero-Isat zei: "De methode die we voorstellen komt overeen met de huidige ontwikkelingen in hun laboratorium, en ze zouden ons protocol binnenkort moeten kunnen testen met hete deeltjes in een klassiek systeem, dat zeer nuttig zal zijn bij het meten en minimaliseren van bronnen van ruis wanneer de laser is uitgeschakeld. Wij zijn van mening dat, hoewel het uiteindelijke kwantumexperiment onvermijdelijk een uitdaging zal zijn, het haalbaar zou moeten zijn omdat het voldoet aan alle noodzakelijke criteria voor de voorbereiding van deze macroscopische kwantumsuperpositietoestanden. "
Samengestelde bron: ScitechDaily