Seja rápido, evite a luz e role por uma rampa curva:esta é a receita para um experimento pioneiro proposto por físicos teóricos em um artigo recente publicado na Physical Review Letters . Espera-se que um objeto evoluindo em um potencial criado por meio de forças eletrostáticas ou magnéticas gere de forma rápida e confiável um estado de superposição quântica macroscópica.



A fronteira entre a realidade cotidiana e o mundo quântico permanece obscura. Quanto mais massivo um objeto, mais localizado ele se torna quando se torna quântico através do resfriamento de seu movimento até o zero absoluto.

Pesquisadores, liderados por Oriol Romero-Isart do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica (IQOQI) da Academia Austríaca de Ciências (ÖAW) e do Departamento de Física Teórica da Universidade de Innsbruck, propõem um experimento no qual uma nanopartícula levitada opticamente , resfriado ao seu estado fundamental, evolui em um potencial não óptico ("escuro") criado por forças eletrostáticas ou magnéticas. Espera-se que esta evolução no potencial escuro gere de forma rápida e confiável um estado de superposição quântica macroscópica.

A luz laser pode resfriar uma esfera de vidro de tamanho nanométrico até seu estado fundamental móvel. Deixadas sozinhas, bombardeadas por moléculas de ar e espalhando a luz que chega, essas esferas de vidro aquecem rapidamente e deixam o regime quântico, limitando o controle quântico. Para evitar isso, os pesquisadores propõem deixar a esfera evoluir no escuro, com a luz desligada, guiada apenas por forças eletrostáticas ou magnéticas não uniformes. Esta evolução não só é rápida o suficiente para evitar o aquecimento por moléculas de gás perdidas, mas também elimina a localização extrema e imprime características quânticas inequívocas.

O artigo recente em Physical Review Letters também discute como esta proposta contorna os desafios práticos deste tipo de experimentos. Esses desafios incluem a necessidade de execuções experimentais rápidas, uso mínimo de luz laser para evitar decoerência e a capacidade de repetir rapidamente execuções experimentais com a mesma partícula. Estas considerações são cruciais para mitigar o impacto do ruído de baixa frequência e outros erros sistemáticos.

Esta proposta foi amplamente discutida com parceiros experimentais no Q-Xtreme, um projeto ERC Synergy Grant. “O método proposto está alinhado com os desenvolvimentos atuais em seus laboratórios e em breve eles poderão testar nosso protocolo com partículas térmicas no regime clássico, o que será muito útil para medir e minimizar fontes de ruído quando os lasers estão desligados”, diz o equipe teórica de Oriol Romero-Isart.

“Acreditamos que, embora o experimento quântico final seja inevitavelmente desafiador, ele deverá ser viável, pois atende a todos os critérios necessários para preparar esses estados macroscópicos de superposição quântica”.

Mais informações: M. Roda-Llordes et al, Superposições quânticas macroscópicas via dinâmica em um amplo potencial de poço duplo, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.023601
Informações do diário: Cartas de revisão física

Fornecido pela Universidade de Innsbruck