Nel campo della meccanica quantistica, la capacità di osservare e controllare i fenomeni quantistici a temperatura ambiente è stata a lungo sfuggente, soprattutto su larga scala o “macroscopica”. Tradizionalmente, tali osservazioni sono state confinate in ambienti vicini allo zero assoluto, dove gli effetti quantistici sono più facili da rilevare. Ma la necessità di un freddo estremo ha rappresentato un grosso ostacolo, limitando le applicazioni pratiche delle tecnologie quantistiche.
Ora, uno studio condotto da Tobias J. Kippenberg e Nils Johan Engelsen presso l’EPFL, ridefinisce i confini di ciò che è possibile. Questo lavoro pionieristico unisce fisica quantistica e ingegneria meccanica per ottenere il controllo dei fenomeni quantistici a temperatura ambiente.
"Raggiungere il regime dell'optomeccanica quantistica a temperatura ambiente è una sfida aperta da decenni", afferma Kippenberg. "Il nostro lavoro realizza efficacemente il microscopio Heisenberg, a lungo ritenuto solo un modello giocattolo teorico."
Il problema principale con la temperatura ambiente è il rumore termico, che disturba la delicata dinamica quantistica. Per minimizzare ciò, gli scienziati hanno utilizzato specchi a cavità, che sono specchi specializzati che rimbalzano la luce avanti e indietro all'interno di uno spazio ristretto (la cavità), "intrappolandola" di fatto e migliorando la sua interazione con gli elementi meccanici del sistema. Per ridurre il rumore termico, gli specchi sono modellati con strutture periodiche simili a cristalli ("cristallo fononico").