Essere veloci, evitare la luce e sfrecciare su una rampa sinuosa:questa è la ricetta di un esperimento pionieristico proposto dai fisici teorici in un recente articolo pubblicato su Physical Review Letters . Si prevede che un oggetto che si evolve in un potenziale creato attraverso forze elettrostatiche o magnetiche generi rapidamente e in modo affidabile uno stato di sovrapposizione quantistica macroscopica.
Il confine tra la realtà quotidiana e il mondo quantistico rimane poco chiaro. Più un oggetto è massiccio, più diventa localizzato quando viene reso quantistico raffreddando il suo movimento fino allo zero assoluto.
I ricercatori, guidati da Oriol Romero-Isart dell'Istituto di ottica quantistica e informazione quantistica (IQOQI) dell'Accademia austriaca delle scienze (ÖAW) e del Dipartimento di fisica teorica dell'Università di Innsbruck, propongono un esperimento in cui una nanoparticella levita otticamente , raffreddato al suo stato fondamentale, evolve in un potenziale non ottico ("scuro") creato da forze elettrostatiche o magnetiche. Si prevede che questa evoluzione nel potenziale oscuro genererà in modo rapido e affidabile uno stato di sovrapposizione quantistica macroscopica.
La luce laser può raffreddare una sfera di vetro di dimensioni nanometriche riportandola al suo stato fondamentale in movimento. Lasciate sole, bombardate dalle molecole d’aria e disperdendo la luce in arrivo, tali sfere di vetro si riscaldano rapidamente e lasciano il regime quantistico, limitando il controllo quantistico. Per evitare ciò, i ricercatori propongono di lasciare che la sfera evolva al buio, con la luce spenta, guidata esclusivamente da forze elettrostatiche o magnetiche non uniformi. Questa evoluzione non solo è abbastanza veloce da impedire il riscaldamento da parte delle molecole di gas vaganti, ma elimina anche la localizzazione estrema e imprime inequivocabilmente caratteristiche quantistiche.
Il recente articolo in Physical Review Letters discute anche di come questa proposta eluda le sfide pratiche di questo tipo di esperimenti. Queste sfide includono la necessità di corse sperimentali veloci, l’uso minimo della luce laser per evitare la decoerenza e la capacità di ripetere rapidamente le corse sperimentali con la stessa particella. Queste considerazioni sono cruciali per mitigare l'impatto del rumore a bassa frequenza e di altri errori sistematici.
Questa proposta è stata ampiamente discussa con i partner sperimentali in Q-Xtreme, un progetto ERC Synergy Grant. "Il metodo proposto è in linea con gli attuali sviluppi nei loro laboratori e presto dovrebbero essere in grado di testare il nostro protocollo con particelle termiche nel regime classico, che sarà molto utile per misurare e ridurre al minimo le fonti di rumore quando i laser sono spenti", afferma il ricercatore. gruppo teorico di Oriol Romero-Isart.
"Crediamo che, sebbene l'esperimento quantistico definitivo sarà inevitabilmente impegnativo, dovrebbe essere fattibile poiché soddisfa tutti i criteri necessari per preparare questi stati di sovrapposizione quantistica macroscopica."
Ulteriori informazioni: M. Roda-Llordes et al, Superposizioni quantistiche macroscopiche tramite la dinamica in un ampio potenziale a doppio pozzo, Lettere di revisione fisica (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.023601
Informazioni sul giornale: Lettere di revisione fisica
Fornito dall'Università di Innsbruck
