最近，由維也納大學和蘇黎世聯邦理工學院的研究人員共同進行的實驗首次將一個玻璃納米粒子冷卻到量子系統。為了做到這一點，研究人員讓粒子在激光的幫助下被剝奪了動能。剩下的是運動，即所謂的量子波動，它不再遵循經典物理學的規律，而是量子物理學的規律。
實現這一目標的玻璃球比一粒沙子小得多，但仍由幾億個原子組成。與光子和原子的微觀世界相比，納米粒子讓人們了解到宏觀物體的量子性質。
與實驗物理學家馬庫斯·阿斯佩爾邁耶合作，由因斯布魯克大學和奧地利科學院量子光學和量子信息研究所的奧里奧爾·羅梅羅·伊薩特領導的理論物理學家團隊現在提出了一種利用納米粒子的量子特性進行各種應用的方法。
“雖然處於運動基態的原子在大於原子大小的距離上反彈，但處於基態的宏觀物體的運動卻非常非常小，”來自因斯布魯克團隊的塔利塔·魏斯和馬克·羅達·洛德斯解釋說。”納米粒子的量子波動比原子的直徑還要小”。
為了利用納米粒子的量子性質，粒子的波函數必須被大大擴展。在因斯布魯克量子物理學家的計劃中，納米粒子被困於光場中並被冷卻到基態。通過有節奏地改變這些場，粒子現在成功地在指數級大的距離上短暫地脫域。
即使是最小的擾動也可能破壞粒子的一致性，這就是為什麼通過改變光勢，只需要短暫地拉開粒子的波函數，然後立即再次壓縮它。通過反覆改變電位，納米粒子的量子特性就可以被利用起來。
有了這項新技術，可以更詳細地研究宏觀的量子特性。事實也證明，這種狀態對靜態力非常敏感。因此，該方法可以實現高度敏感的儀器，可以用來非常精確地確定重力等力。使用這種方法同時膨脹和壓縮的兩個粒子，也有可能通過弱相互作用將它們糾纏在一起，並探索宏觀量子世界的全新領域。
與其他提案一起，這個新概念構成了歐洲研究理事會協同資助項目Q-Xtreme的基礎，該項目已於去年獲得批准。