O.S.E.L. - Kvantový spin poprvé pohnul centimetrovým objektem
 Kvantový spin poprvé pohnul centimetrovým objektem
Ať děláme co děláme, kvantové jevy zatím stále především u atomů a velmi malých částic. Vědci Okinawa Institute of Science and Technology udělali kvantové kouzlo v makrosvětě. Kvantová síla dokázala, byť nepatrně pohnout objektem o velikosti centimetrů, tedy tělesem, na které už významně působí gravitace. Kdy se dočkáme skutečné Schrödingerovy kočky?

Kvantový experiment v makrosvětě. Kredit: Cassondra George (OIST).
Kvantový experiment v makrosvětě. Kredit: Cassondra George (OIST).

Mnohé zázraky dnešní techniky, jako jsou lasery, skenery magnetické rezonance, polovodiče nebo kvantové počítače, pocházejí z kvantové mechaniky. Ta se ale přitom tradičně zabývá především jevy na atomární a subatomární úrovni, v měřítku značně vzdáleném naší každodenní zkušenosti. Souvisí to s tím, že bývá velice obtížné zavádět kvantové jevy do světa makroskopických objektů. Čím větší takový objekt je, tím snadněji jeho kvantové chování naruší okolní prostředí.

 

Obvyklá strategie podobných experimentů zatím spočívala v postupu, kdy vědci začínají s extrémně malými levitujícími objekty a postupně zvětšují jejich velikost a hmotnost, až se projeví gravitace. To se ale ukázalo jako mimořádně obtížné. Tým OIST proto postupoval opačně. Začali s velkým objektem a pokoušeli se do něj dostat kvantové chování.

 

Jason Twamley. Kredit: OIST.
Jason Twamley. Kredit: OIST.

Jason Twamley z japonského Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) a jeho kolegové nedávno v tomto směru pokořili další významnou hranici. Pomocí síly vznikající výhradně díky spinům elektronů dokázali pohnout levitujícím diamantem o velikosti centimetrů. Jde o známý první případ, kdy byl kvantový efekt přímo pozorován při manipulaci s objektem, na který významně působí gravitace.

 

Využili přitom diamagnetickou levitaci. Stejný princip může držet nad magnetickou dráhou maglev, ale stejně tak i dělat levitaci centimetrových objektů obsahujících diamant. V takovém systému je účinek gravitace výrazný, zatímco kvantové efekty se obvykle ztrácejí v okolním šumu.

Pohyb v makrosvětě vyvolaný kvantovým jevem. Kredit: Nayak et al. (2026), Science Advances.
Pohyb v makrosvětě vyvolaný kvantovým jevem. Kredit: Nayak et al. (2026), Science Advances.

 

Klíčem bylo spojení několika zařízení, která tým experimentálně předvedl už dříve. Diamagneticky levitovaná grafitová destička opatřená zrcátkem byla spojena uhlíkovou tyčinkou, která procházela magnetickým stíněním, s diamantem zavěšeným nad magnetem.

 

V diamantu se nacházely miliardy NV (nitrogen-vacancy) center. Jde o defekty v krystalové mřížce diamantu, v nichž může být zachycený nespárovaný elektron. Jeho kvantový spin se přitom chová jako nepatrný a současně ovladatelný kvantový magnet. Když vědci diamant pravidelně osvětlovali zeleným laserem, uvedli tato centra do předem definovaného spinového stavu. Výsledkem byly drobné změny magnetického pole, které diamant zatlačovaly směrem dolů.

##seznam_reklama##

Badatelé předvedli velkou klasickou odezvu na malý kvantový efekt. Už nejde o to, zda je to možné, ale o to, jak zdokonalit experimentální podmínky natolik, aby bylo možné udělat kvantové superpozice v situaci, kdy se uplatňuje Einsteinova obecná relativita. Dočkáme se Schrödingerovy kočky v makrosvětě?

 

Video: Turning Pure Diamond into a Quantum Sensor: The NV Center

 

Video: QSI Seminar: Prof Jason Twamley, OIST JPN | MQ AUST, Quantum Machines, 04/08/2020

 

Literatura

OIST 8. 10. 2026.

Science Advances online 7. 10. 2026.


Autor: Stanislav Mihulka
Datum:08.10.2026