Num laboratório em Okinawa, cientistas fizeram, pela primeira vez, que spins quânticos de elétrons deslocassem um objeto de um centímetro de tamanho. Um diamante, suspenso sobre uma placa de grafite, deslocou-se cem nanômetros — uma distância comparável à milésima parte de um fio de cabelo humano. Não se trata apenas de um truque técnico: o experimento mostra como as forças do micromundo podem influenciar coisas que estamos acostumados a considerar clássicas e sujeitas à gravidade.
A equipe do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa utilizou defeitos especiais no cristal de diamante — os centros nitrogênio-vacância. Esses defeitos permitem controlar os spins dos elétrons por meio da luz laser. A placa de grafite levitava sobre um tabuleiro de xadrez de ímãs graças ao diamagnetismo, e o diamante, pesando alguns miligramas, pendia abaixo. A massa total do sistema é de cerca de 128 miligramas.
Quando o laser iluminava o diamante em pulsos, os spins dos elétrons criavam minúsculas oscilações magnéticas. Essas oscilações se convertiam numa força mecânica que empurrava todo o objeto para cima e para baixo. O movimento era registrado por um interferômetro. No ar, o deslocamento alcançava cem nanômetros; no vácuo, até um micrômetro e meio. É importante notar que a força surgia justamente do efeito quântico, e não do calor ou das vibrações.
Antes, as forças de spin só podiam ser observadas em átomos isolados. Agora, a fronteira entre os mundos quântico e clássico avançou oito a nove ordens de magnitude em massa. O objeto já é suficientemente grande para que a gravidade atue sobre ele de modo perceptível — isso abre caminho para verificar se a gravidade obedece às regras quânticas.
O experimento foi realizado à temperatura ambiente, utilizando a longa coerência dos spins nos centros NV. Os cientistas enfatizam: este é um passo do grande para o pequeno. Assim como a levitação diamagnética ergue trens de levitação magnética, aqui ela permitiu isolar o sistema de interferências externas e observar uma resposta puramente quântica.
Em perspectiva, o método ajudará a criar superposições macroscópicas — estados em que um objeto se encontra simultaneamente em dois lugares. Os pesquisadores esperam aproximar-se da escala do «gato de Schrödinger» e construir sensores ultraprecisos para a busca de matéria escura ou ondas gravitacionais. Por enquanto, o movimento permanece clássico, mas é provocado por uma força quântica.
O trabalho foi publicado na Science Advances. Ele mostra que a fronteira entre os mundos não é tão intransponível quanto parecia, e cada novo centímetro nos aproxima da compreensão da estrutura da realidade.
