Dans le laboratoire de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST), un effet quantique a pour la première fois déplacé directement un objet visible à l'œil nu. Les scientifiques ont fait se déplacer de haut en bas un diamant centimétrique, suspendu au-dessus d'un aimant, sous l'action d'une force engendrée par les spins des électrons de son réseau atomique.
L'expérience s'appuie sur les centres azote-lacune — des défauts dans le cristal de diamant, où un atome de carbone est remplacé par un atome d'azote et une lacune. Ces centres retiennent des électrons non appariés, dont les spins peuvent être polarisés par un laser vert. Sous un éclairage pulsé, les spins s'alignent de telle sorte que leurs minuscules moments magnétiques créent une force faible mais mesurable.
Le diamant est suspendu à une tige de carbone reliée à une plaque de graphite qui lévite au-dessus d'aimants grâce au diamagnétisme. Lorsque le laser est éteint, le mouvement est minimal ; lorsqu'on allume le laser, le diamant se déplace de dizaines de picomètres — une distance enregistrée par un interféromètre avec une précision de l'ordre du picomètre.
La masse de l'objet est supérieure de huit à neuf ordres de grandeur à celle des précédentes expériences de spin-mécanique. C'est la première fois qu'une force purement quantique de spin provoque une réponse mécanique classique chez un objet soumis à la gravité.
Le résultat ouvre la voie à la vérification de la nature quantique de la gravité. Pour observer une superposition macroscopique, il faut faire léviter des objets dans le vide et augmenter progressivement leur masse, jusqu'à ce que les effets gravitationnels deviennent perceptibles.
D'ores et déjà, l'installation permet de créer des capteurs ultraprécis pour la recherche de la matière noire et des ondes gravitationnelles. La prochaine étape — encore un ordre de grandeur en masse — et les expérimentateurs espèrent alors s'approcher d'une réalisation concrète du « chat de Schrödinger ».
Ainsi, de minuscules fluctuations quantiques de spins ont pour la première fois touché le monde des choses visibles et ont esquissé un pont entre la mécanique quantique et la théorie de la relativité générale.
