Een team van internationale onderzoekers, waaronder wetenschappers van de Universiteit van St. Andrews, heeft een microkoelkast ter grootte van een bloedcel gemaakt om aangrenzende objecten te koelen, wat belangrijke toepassingen zou kunnen hebben in kwantumtechnologieën.

Dit onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Optica , zou kunnen helpen bij het beantwoorden van de al lang bestaande open vraag in de natuurkunde:waarom mysterieuze kwantumeffecten die het gedrag van atomen en moleculen bepalen, niet op een alledaagse schaal worden gezien.

Kwantummechanica beschrijft het gedrag van uitzonderlijk kleine objecten bij zeer lage temperaturen. Een van de opmerkelijke effecten van de kwantummechanica is de kwantumverstrengeling.

Door Einstein aangeduid als "spookachtige actie op afstand", koppelt dit effect het lot van gescheiden objecten:het uitvoeren van een meting van het ene object vertelt je onmiddellijk het resultaat van dezelfde meting aan het andere object, zelfs als het uitzonderlijk ver weg is. Dit ligt achter de huidige drive om kwantumcomputers en op kwantum gebaseerde encryptie te realiseren.

Om verstrengeling tussen twee objecten te zien, moeten ze zich eerst in het kwantumregime bevinden. Dit betekent dat ze ongelooflijk koud moeten zijn - en hoe groter het object, hoe kouder het moet zijn. Om deze reden is verstrengeling alleen aangetoond met uitzonderlijk kleine en koude objecten, zoals kleine wolken van atomen of moleculen. Verstrengeling van alledaagse voorwerpen blijft op het gebied van sciencefiction.

Als een belangrijke stap in de richting van dit doel heeft een internationaal team van onderzoekers uit Schotland, Australië, de VS en de Tsjechische Republiek nu een manier ontwikkeld om twee of meer glasparels, elk ter grootte van een rode bloedcel, te laten afkoelen. tot temperaturen die kouder zijn dan de diepten van de ruimte.

Voor objecten van deze grootte is de snelheid van hun beweging gerelateerd aan hun temperatuur, dus het vertragen van een object koelt het effectief af. Het team gebruikte lasers om een ​​van de kralen af ​​te koelen, die vervolgens dienst deed als koelkast voor een extra kraal. Ze bereikten dit door lichtverstrooiing tussen de kralen te gebruiken om hun beweging te koppelen. Door de temperatuur van de lasergekoelde koelkast te verlagen, koelden de andere parels af tot minder dan één graad boven het absolute nulpunt - de koudste temperatuur die in het universum kan worden bereikt en bijna 300 graden koeler dan een warme dag.

Dr. Yoshihiko Arita, onderzoeker aan de School of Physics and Astronomy van de universiteit en de eerste auteur van de studie, zei:"Dit experiment toont een nieuw pad waardoor we twee of meer objecten kunnen koelen. Het is opwindend dat de benadering compatibel is met veel huidige experimenten in het veld en het biedt een potentiële route om verstrikking te zien in objecten die zich aan de rand bevinden van wat we met het blote oog kunnen zien."

Professor Kishan Dholakia van de School of Physics and Astronomy en de University of Adelaide, die toezicht hield op het onderzoek, zei:"Zwevende deeltjes zijn klaar om een ​​paradigmaverschuiving te bieden voor aardse waarneming van fundamentele krachten en kwantumfysica. Ze kunnen zelfs leiden tot tafel- topsensoren van zwaartekrachtsgolven. Dit werk zal onderzoekers inspireren om de verdienste van meerdere deeltjes te onderzoeken voor een reeks studies in dit snelgroeiende gebied." + Verder verkennen

Gravitatiegolf-spiegelexperimenten kunnen evolueren naar kwantumentiteiten