I fisici in Israele hanno creato un interferometro quantistico su un chip atomico. Questo dispositivo può essere utilizzato per esplorare i fondamenti della teoria quantistica studiando il modello di interferenza tra due fasci di atomi. Fisico dell'Università di Groninga, Anupam Mazumdar, descrive come il dispositivo potrebbe essere adattato per utilizzare particelle mesoscopiche invece di atomi. Questa modifica consentirebbe applicazioni ampliate. Una descrizione del dispositivo, e considerazioni teoriche sulla sua applicazione da parte di Mazumdar, sono stati pubblicati il ​​28 maggio sulla rivista Progressi scientifici .

Il dispositivo, creato da scienziati dell'Università Ben-Gurion del Negev, è un cosiddetto interferometro di Stern Gerlach, che fu proposto per la prima volta 100 anni fa dai fisici tedeschi Otto Stern e Walter Gerlach. Il loro scopo originale di creare un interferometro con atomi a propagazione libera esposti a gradienti da magneti macroscopici non è stato praticamente realizzato fino ad ora. "Tali esperimenti sono stati fatti usando fotoni, ma mai con gli atomi, " spiega Anupam Mazumdar, Professore di Fisica Teorica presso l'Università di Groningen e uno dei coautori dell'articolo in Progressi scientifici .

Gli scienziati israeliani, guidato dal professor Ron Folman, ha creato un interferometro su un chip atomico, che possono confinare e/o manipolare gli atomi. Un fascio di atomi di rubidio viene fatto levitare sul chip tramite magneti. I gradienti magnetici vengono utilizzati per suddividere il fascio in base ai valori di spin dei singoli atomi. Lo spin è un momento magnetico che può avere due valori, o su o giù. Gli atomi spin-up e spin-down sono separati da un gradiente magnetico. Successivamente, i due fasci divergenti vengono nuovamente riuniti e ricombinati. I valori di spin vengono quindi misurati, e si forma uno schema di interferenza. Lo spin è un fenomeno quantistico, e attraverso questo interferometro, gli spin opposti sono impigliati. Questo rende l'interferometro sensibile ad altri fenomeni quantistici.

Mazumdar non è stato coinvolto nella costruzione del chip, ma ha contribuito con approfondimenti teorici alla carta. Insieme ad alcuni suoi colleghi, in precedenza ha proposto un esperimento per determinare se la gravità è in realtà un fenomeno quantistico utilizzando oggetti mesoscopici entangled, vale a dire minuscoli diamanti che possono essere portati in uno stato di sovrapposizione quantistica. "Sarebbe possibile usare questi diamanti invece degli atomi di rubidio su questo interferometro, " spiega. Tuttavia, questo processo sarebbe molto complesso, come dispositivo, che è attualmente utilizzato a temperatura ambiente, dovrebbe essere raffreddato a circa 1 Kelvin per l'esperimento mesoscopico.

Se questo è realizzato, due di questi frammenti atomici potrebbero cadere insieme (per neutralizzare la gravità esterna), in modo che qualsiasi interazione che si verificasse tra loro dipenderebbe dall'attrazione gravitazionale tra i due chip. Mazumdar e i suoi colleghi mirano a determinare se l'entanglement quantistico della coppia si verifica durante la caduta libera, il che significherebbe che la forza di gravità tra i diamanti è davvero un fenomeno quantistico. Un'altra applicazione di questo esperimento è il rilevamento delle onde gravitazionali; la loro deformazione dello spazio-tempo dovrebbe essere visibile nello schema di interferenza.

L'effettiva realizzazione di questo esperimento è ancora molto lontana, ma Mazumdar è molto eccitato ora che l'interferometro è stato creato. "È già [un] sensore quantistico, anche se dobbiamo ancora capire esattamente cosa può rilevare. L'esperimento è come i primi passi di un bambino:ora, dobbiamo guidarlo per raggiungere la maturità."