Físicos em Israel criaram um interferômetro quântico em um chip de átomo. Este dispositivo pode ser usado para explorar os fundamentos da teoria quântica, estudando o padrão de interferência entre dois feixes de átomos. Físico da Universidade de Groningen, Anupam Mazumdar, descreve como o dispositivo pode ser adaptado para usar partículas mesoscópicas em vez de átomos. Essa modificação permitiria aplicativos expandidos. Uma descrição do dispositivo, e considerações teóricas sobre sua aplicação por Mazumdar, foram publicados no dia 28 de maio na revista Avanços da Ciência .

O dispositivo, criado por cientistas da Universidade Ben-Gurion do Negev, é um chamado interferômetro Stern Gerlach, que foi proposto pela primeira vez há 100 anos pelos físicos alemães Otto Stern e Walter Gerlach. Seu objetivo original de criar um interferômetro com átomos de propagação livre expostos a gradientes de ímãs macroscópicos não foi praticamente realizado até agora. "Esses experimentos foram feitos usando fótons, mas nunca com átomos, "explica Anupam Mazumdar, Professor de Física Teórica da Universidade de Groningen e um dos co-autores do artigo em Avanços da Ciência .

Os cientistas israelenses, liderado pelo professor Ron Folman, criou um interferômetro em um chip de átomo, que pode confinar e / ou manipular átomos. Um feixe de átomos de rubídio é levitado sobre o chip usando ímãs. Gradientes magnéticos são usados ​​para dividir o feixe de acordo com os valores de spin dos átomos individuais. Spin é um momento magnético que pode ter dois valores, para cima ou para baixo. Os átomos de spin para cima e para baixo são separados por um gradiente magnético. Subseqüentemente, os dois feixes divergentes são reunidos novamente e recombinados. Os valores de spin são então medidos, e um padrão de interferência é formado. Spin é um fenômeno quântico, e ao longo deste interferômetro, os spins opostos estão emaranhados. Isso torna o interferômetro sensível a outros fenômenos quânticos.

Mazumdar não estava envolvido na construção do chip, mas ele contribuiu com insights teóricos para o artigo. Junto com vários de seus colegas, ele propôs anteriormente um experimento para determinar se a gravidade é de fato um fenômeno quântico usando objetos mesoscópicos emaranhados, ou seja, pequenos diamantes que podem ser colocados em um estado de superposição quântica. "Seria possível usar esses diamantes em vez dos átomos de rubídio neste interferômetro, "ele explica. No entanto, este processo seria altamente complexo, como o dispositivo, que atualmente é operado em temperatura ambiente, precisaria ser resfriado para cerca de 1 Kelvin para o experimento mesoscópico.

Se isso for realizado, dois desses chips de átomo poderiam cair livremente juntos (para neutralizar a gravidade externa), de modo que qualquer interação ocorrendo entre eles dependeria da atração gravitacional entre os dois chips. Mazumdar e seus colegas visam determinar se o emaranhamento quântico do par ocorre durante a queda livre, o que significaria que a força da gravidade entre os diamantes é de fato um fenômeno quântico. Outra aplicação deste experimento é a detecção de ondas gravitacionais; sua deformação do espaço-tempo deve ser visível no padrão de interferência.

A implementação real deste experimento ainda está muito longe, mas Mazumdar está muito animado agora que o interferômetro foi criado. “Já é [um] sensor quântico, embora ainda tenhamos que descobrir exatamente o que ele pode detectar. O experimento é como os primeiros passos de um bebê - agora, temos que guiá-lo para atingir a maturidade. "