В лаборатории Окинавского института науки и технологии (OIST) квантовый эффект впервые напрямую сдвинул видимый глазу объект. Учёные заставили сантиметровый алмаз, подвешенный над магнитом, перемещаться вверх-вниз под действием силы, порождённой спинами электронов в его атомной решётке.
Эксперимент опирается на центры азот-вакансия — дефекты в кристалле алмаза, где атом углерода замещён атомом азота и пустотой. Эти центры удерживают неспаренные электроны, чьи спины можно поляризовать зелёным лазером. При импульсном освещении спины выстраиваются так, что их крошечные магнитные моменты создают слабую, но измеримую силу.
Алмаз подвешен на углеродном стержне, соединённом с графитовой пластиной, которая левитирует над магнитами благодаря диамагнетизму. Когда лазер выключен, движение минимально; при включении лазера алмаз смещается на десятки пикометров — расстояние, регистрируемое интерферометром с точностью до пикометра.
Масса объекта на восемь-девять порядков больше, чем в предыдущих спин-механических экспериментах. Это первый случай, когда чисто квантовая сила спина вызвала классический механический отклик у предмета, подверженного гравитации.
Результат открывает путь к проверке квантовой природы гравитации. Чтобы наблюдать макроскопическую суперпозицию, нужно levитировать объекты в вакууме и постепенно увеличивать их массу, пока гравитационные эффекты станут заметными.
Уже сейчас установка позволяет создавать сверхточные датчики для поиска тёмной материи и гравитационных волн. Следующий шаг — ещё один порядок величины в массе, и тогда экспериментаторы надеются приблизиться к реальному воплощению «кота Шрёдингера».
Так крошечные квантовые флуктуации спинов впервые коснулись мира видимых вещей и наметили мост между квантовой механикой и общей теорией относительности.
