У лабораторії на Окінаві вчені вперше змусили квантові спини електронів зсунути об'єкт розміром у сантиметр. Алмаз, підвішений над графітовою пластиною, перемістився на сто нанометрів — відстань, порівнянна з тисячною часткою людської волосини. Це не просто технічний трюк: експеримент показує, як сили мікросвіту можуть впливати на речі, які ми звикли вважати класичними й підвладними гравітації.
Команда з Окінавського інституту науки і технології використала особливі дефекти в кристалі алмазу — центри азот-вакансія. Ці дефекти дозволяють контролювати спини електронів за допомогою лазерного світла. Графітова пластина левітувала над шаховою дошкою з магнітів завдяки діамагнетизму, а алмаз вагою в кілька міліграмів висів нижче. Загальна маса системи — близько 128 міліграмів.
Коли лазер імпульсно освітлював алмаз, спини електронів створювали крихітні магнітні коливання. Ці коливання перетворювалися на механічну силу, яка штовхала весь об'єкт вгору-вниз. Рух фіксували інтерферометром. У повітрі зсув сягав ста нанометрів, у вакуумі — до півтора мікрометра. Важливо, що сила виникала саме від квантового ефекту, а не від тепла чи вібрацій.
Раніше спінові сили вдавалося спостерігати лише на окремих атомах. Тепер межа між квантовим і класичним світами зсунулася на вісім-дев'ять порядків за масою. Об'єкт уже достатньо великий, щоб на нього помітно діяла гравітація, — це відкриває шлях до перевірки, чи підкоряється гравітація квантовим правилам.
Експеримент проводили за кімнатної температури, використовуючи довгу когерентність спинів у NV-центрах. Вчені наголошують: це крок від великого до малого. Подібно до того, як діамагнітна левітація піднімає потяги на магнітній подушці, тут вона дозволила ізолювати систему від зовнішніх завад і побачити чистий квантовий відгук.
У перспективі метод допоможе створювати макроскопічні суперпозиції — стани, коли об'єкт одночасно перебуває у двох місцях. Дослідники сподіваються наблизитися до масштабу «кота Шредінгера» і побудувати надточні датчики для пошуку темної матерії або гравітаційних хвиль. Поки рух залишається класичним, але він спричинений квантовою силою.
Роботу опубліковано в Science Advances. Вона показує, що межа між світами не така непереборна, як здавалося, і кожен новий сантиметр наближає нас до розуміння будови реальності.
