Manik kaca berukuran nano yang berevolusi dalam potensi yang diciptakan melalui gaya elektrostatik atau magnet memasuki keadaan superposisi kuantum makroskopis. Kredit: Helene Hainzer
Pembuatan manik kaca berukuran nano menunjukkan efek kuantum pada skala makroskopis.
Perbedaan antara dunia biasa dan dunia kuantum masih ambigu. Ketika suatu objek bertambah besar ukurannya, lokalisasinya meningkat ketika ia mengalami transformasi kuantum dengan mendinginkan gerakannya nol mutlak.
Para peneliti, dipimpin oleh Oriol Romero-Isart dari Institut Optik Kuantum dan Informasi Kuantum (IQOQI) dari Akademi Ilmu Pengetahuan Austria (ÖAW) dan Departemen Fisika Teoretis di Universitas Innsbruck, mengusulkan eksperimen di mana nanopartikel melayang secara optik , didinginkan hingga mencapai keadaan dasarnya, berevolusi dalam potensial non-optik (“gelap”) yang diciptakan oleh gaya elektrostatis atau magnet. Evolusi potensi gelap ini diharapkan dapat menghasilkan keadaan superposisi kuantum makroskopis dengan cepat dan andal.
Mengatasi Tantangan dalam Eksperimen Kuantum
Sinar laser dapat mendinginkan a skala nanobola kaca berukuran ke keadaan dasar geraknya. Jika dibiarkan begitu saja, dibombardir oleh molekul udara dan menghamburkan cahaya yang masuk, bola kaca tersebut dengan cepat memanas dan meninggalkan rezim kuantum, sehingga membatasi kendali kuantum. Untuk menghindari hal ini, para peneliti mengusulkan untuk membiarkan bola berevolusi dalam kegelapan, dengan lampu dimatikan, dan hanya dipandu oleh gaya elektrostatis atau magnet yang tidak seragam. Evolusi ini tidak hanya cukup cepat untuk mencegah pemanasan oleh molekul gas yang menyimpang tetapi juga menghilangkan lokalisasi ekstrem dan mencetak fitur-fitur kuantum yang jelas.
Mengatasi Tantangan Praktis dan Prospek Masa Depan
Makalah terbaru di Surat Tinjauan Fisik juga membahas bagaimana proposal ini menghindari tantangan praktis dari eksperimen semacam ini. Tantangan-tantangan ini mencakup kebutuhan untuk menjalankan eksperimen yang cepat, penggunaan sinar laser yang minimal untuk menghindari dekoherensi, dan kemampuan untuk mengulangi eksperimen yang dijalankan dengan cepat dengan partikel yang sama. Pertimbangan ini sangat penting dalam memitigasi dampak kebisingan frekuensi rendah dan kesalahan sistematis lainnya.
Proposal ini telah dibahas secara luas dengan mitra eksperimental di Q-Xtreme, sebuah proyek Hibah Sinergi ERC yang didukung secara finansial oleh Uni Eropa. “Metode yang diusulkan selaras dengan perkembangan terkini di laboratorium mereka dan mereka akan segera dapat menguji protokol kami dengan partikel termal dalam rezim klasik, yang akan sangat berguna untuk mengukur dan meminimalkan sumber kebisingan saat laser dimatikan,” kata peneliti. tim teori Oriol Romero-Isart. “Kami percaya bahwa meskipun eksperimen kuantum akhir akan menjadi tantangan yang tidak dapat dihindari, eksperimen ini seharusnya dapat dilakukan karena memenuhi semua kriteria yang diperlukan untuk mempersiapkan keadaan superposisi kuantum makroskopis ini.”
Referensi: “Superposisi Kuantum Makroskopik melalui Dinamika dalam Potensi Sumur Ganda yang Luas” oleh M. Roda-Llordes, A. Riera-Campeny, D. Candoli, PT Grochowski dan O. Romero-Isart, 8 Januari 2024, Surat Tinjauan Fisik.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.023601
Studi ini didanai oleh Dewan Riset Eropa.
