В лаборатории на Окинаве учёные впервые заставили квантовые спины электронов сдвинуть объект размером в сантиметр. Алмаз, подвешенный над графитовой пластиной, переместился на сто нанометров — расстояние, сравнимое с тысячной долей человеческого волоса. Это не просто технический трюк: эксперимент показывает, как силы микромира могут влиять на вещи, которые мы привыкли считать классическими и подверженными гравитации.
Команда из Окинавского института науки и технологии использовала особые дефекты в кристалле алмаза — центры азот-вакансия. Эти дефекты позволяют контролировать спины электронов с помощью лазерного света. Графитовая пластина левитировала над шахматной доской из магнитов благодаря диамагнетизму, а алмаз весом в несколько миллиграммов висел ниже. Общая масса системы — около 128 миллиграммов.
Когда лазер импульсно освещал алмаз, спины электронов создавали крошечные магнитные колебания. Эти колебания превращались в механическую силу, которая толкала весь объект вверх-вниз. Движение фиксировали интерферометром. В воздухе сдвиг достигал ста нанометров, в вакууме — до полутора микрометров. Важно, что сила возникала именно от квантового эффекта, а не от тепла или вибраций.
Раньше спиновые силы удавалось наблюдать только на отдельных атомах. Теперь граница между квантовым и классическим мирами сдвинулась на восемь-девять порядков по массе. Объект уже достаточно велик, чтобы на него заметно действовала гравитация, — это открывает путь к проверке, подчиняется ли гравитация квантовым правилам.
Эксперимент проводили при комнатной температуре, используя долгую когерентность спинов в NV-центрах. Учёные подчёркивают: это шаг от большого к малому. Подобно тому, как диамагнитная левитация поднимает поезда на магнитной подушке, здесь она позволила изолировать систему от внешних помех и увидеть чистый квантовый отклик.
В перспективе метод поможет создавать макроскопические суперпозиции — состояния, когда объект одновременно находится в двух местах. Исследователи надеются приблизиться к масштабу «кота Шрёдингера» и построить сверхточные датчики для поиска тёмной материи или гравитационных волн. Пока движение остаётся классическим, но оно вызвано квантовой силой.
Работа опубликована в Science Advances. Она показывает, что граница между мирами не так непреодолима, как казалось, и каждый новый сантиметр приближает нас к пониманию устройства реальности.
