Kappaleet kahdessa paikassa samaan aikaan?02.10.2025
Uusimmat kokeet ovat kasvattaneet leijuvan nanohiukkasen aaltofunktion paikallista laajuutta kertoimella 3, mikä tarjoaa polun kohti suurten kappaleiden kvanttikokeita. Näin he ovat vapauttaneet nanohiukkasen kvanttisuutta. Kappaleen sijainti on aina jossain määrin epämääräinen lämpö- ja ympäristövaikutusten vuoksi. Vaikka kyseinen kappale jäähdytettäisiin ja eristettäisiin, kappaleen aaltofunktion paikallisen laajuuden aiheuttama kvanttiepävarmuus säilyy. Yksittäisen loukkuun jääneen atomin aaltofunktion leveys perustilassaan on noin 10 nm. Tämä on paljon suurempi kuin itse atomi, minkä ansiosta se voi näennäisesti olla kahdessa paikassa samanaikaisesti. Sitä vastoin miljardin atomin sisältävällä loukkuun jääneellä nanopartikkelilla on paljon kapeampi aaltofunktio, jonka leveys on noin 10 pikometriä. Aaltofunktion laajentaminen on mahdollista, mutta pieninkin häiriö voi supistaa sen lokalisoituun tilaan. Lucas Novotny Sveitsin liittovaltion teknillisestä korkeakoulusta (ETH) Zürichistä ja hänen kollegansa tarttuivat tähän haasteeseen käyttämällä optisessa loukussa olevaa piidioksidinanopartikkelia. Jäähdytysvaiheen jälkeen tiimi löysensi loukkua hitaasti, jolloin nanopartikkelin aaltofunktio levisi. Paikkamittaukset paljastivat aaltofunktion leveyden 73 pm, joka on kolme kertaa alkuperäinen arvo. Havaittu aaltofunktion leveys on edelleen tuhat kertaa pienempi kuin nanohiukkasen koko. Novotnyn mukaan yksi mahdollinen strategia sen laajentamiseksi edelleen on sijoittaa nanohiukkanen vapaaseen pudotukseen. Tällainen koe voisi testata, ovatko suuret kappaleet superpositioissa (kuten kvanttifysiikka ennustaa) vai romahtavatko niiden aaltofunktiot aina klassisiin tiloihin (kuten jotkut vaihtoehtoiset teoriat olettavat). Aiheesta aiemmin: Kvanttirajaa lähestyvä kemiallinen tunnistussiru Jäähdytystä kvanttirajoja hipoen |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Fyysikot ovat suorittaneet interferenssikokeita atomien ja molekyylien kanssa osoittaen, että nämä kappaleet voivat näennäisesti olla kahdessa paikassa samanaikaisesti. Mutta tällaisten superpositioiden luominen suurempien kappaleiden kanssa on osoittautunut vaikeaksi niiden erittäin lokalisoitujen aaltofunktioiden vuoksi.