Onderzoekers hebben onderzocht hoe een 'drumstick' van licht een microscopisch kleine 'drum' kan laten trillen en tegelijkertijd stil kan laten staan.

Een team van onderzoekers uit het VK en Australië heeft een belangrijke stap gezet om de grens tussen de kwantumwereld en onze alledaagse klassieke wereld te begrijpen.

Kwantummechanica is echt raar. Objecten kunnen zich zowel als deeltjes als golven gedragen, en kan hier en daar tegelijkertijd zijn, ons gezond verstand tarten. Dergelijk contra-intuïtief gedrag is meestal beperkt tot het microscopische rijk en de vraag "waarom zien we dergelijk gedrag niet in alledaagse voorwerpen?" daagt veel wetenschappers tegenwoordig uit.

Nutsvoorzieningen, een team van onderzoekers heeft een nieuwe techniek ontwikkeld om dit soort kwantumgedrag te genereren in de beweging van een kleine trommel die net zichtbaar is voor het blote oog. De details van hun onderzoek worden vandaag gepubliceerd in Nieuw tijdschrift voor natuurkunde .

Hoofdonderzoeker van het project, Dr. Michael Vanner van het Quantum Measurement Lab aan het Imperial College London, zei:"Dergelijke systemen bieden een aanzienlijk potentieel voor de ontwikkeling van krachtige nieuwe kwantumverbeterde technologieën, zoals ultraprecieze sensoren, en nieuwe soorten transducers.

"Spannend, deze onderzoeksrichting zal ons ook in staat stellen om de fundamentele grenzen van de kwantummechanica te testen door te observeren hoe kwantumsuperposities zich op grote schaal gedragen."

Mechanische trillingen, zoals degenen die het geluid van een drum creëren, zijn een belangrijk onderdeel van onze dagelijkse ervaring. Door met een drumstick op een trommel te slaan, beweegt deze snel op en neer, produceren van het geluid dat we horen.

In de kwantumwereld een trommel kan trillen en tegelijkertijd stilstaan. Echter, het genereren van zo'n kwantumbeweging is een hele uitdaging. hoofdauteur van het project Dr. Martin Ringbauer van het knooppunt van de University of Queensland van het Australian Research Council Centre for Engineered Quantum Systems, zei:"Je hebt een speciaal soort drumstok nodig om zo'n kwantumtrilling te maken met onze kleine trommel."

In recente jaren, het opkomende gebied van kwantumoptomechanica heeft grote vooruitgang geboekt in de richting van het doel van een kwantumdrum die laserlicht als een soort drumstick gebruikt. Echter, er zijn nog veel uitdagingen, dus de huidige studie van de auteurs volgt een onconventionele benadering.

Dr. Ringbauer vervolgt:"We hebben een truc van optische kwantumcomputing aangepast om ons te helpen de kwantumdrum te bespelen. We gebruikten een meting met enkele lichtdeeltjes - fotonen - om de eigenschappen van de drumstick aan te passen.

"Dit biedt een veelbelovende route naar het maken van een mechanische versie van Schrödinger's kat, waar de trommel trilt en tegelijkertijd stilstaat."

Deze experimenten hebben de eerste waarneming gedaan van mechanische interferentieranden, wat een cruciale stap voorwaarts is voor het veld.

In het experiment, de randen waren op een klassiek niveau vanwege thermische ruis, maar gemotiveerd door dit succes, het team werkt nu hard om hun techniek te verbeteren en de experimenten uit te voeren bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt, waar de kwantummechanica naar verwachting zal domineren.

Deze toekomstige experimenten kunnen nieuwe fijne kneepjes van de kwantummechanica onthullen en kunnen zelfs helpen het pad te verlichten naar een theorie die de kwantumwereld en de fysica van de zwaartekracht met elkaar verbindt.