Крошечный алмаз поймал квантовый сигнал и повернулся экспресс
Крошечный алмаз висит в воздухе, удерживаемый электрическим полем, как пылинка в луче света. Внутри него спрятаны дефекты — места, где атом углерода заменён азотом, а рядом пустота. Эти дефекты ведут себя как магнитики, которые можно переворачивать лазером и микроволнами.
Когда магнитики переворачиваются, они слегка толкают алмаз. Толчок крошечный — как если бы муравей дунул на футбольный мяч. Но алмаз настолько лёгкий и так хорошо подвешен, что этого хватает, чтобы он повернулся. Учёные увидели этот поворот по отклонению слабого лазерного луча.
Такой трюк позволяет читать квантовое состояние не через сложную электронику, а через обычное движение. В будущем это поможет делать сверхточные датчики и, возможно, проверить, может ли крупный объект вести себя как квантовая частица.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2603.02507
Levitated macroscopic particles exhibiting quantum mechanical effects are garnering increased attention as a means for precision sensing and testing quantum mechanics. Defects in diamond, such as the nitrogen-vacancy (NV) centre possess optically-addressable spins with long coherence times at room temperature and offer an intriguing system to examine quantum spin dynamics coupled to a macroscopic classical particle. In this work, we convert the outcome of a quantum measurement on an ensemble of spins into a macroscopic rotation of the host particle via spin-mechanical coupling. Following a sequence of green laser and microwave control pulses, spin-mechanical coupling between the final qubit spin state and the host particle -- an electrically-levitated diamond -- exerts a torque on the particle that deflects a weak near-infra-red laser beam. We measure spin readout contrast in excess of 70\%, and demonstrate pulsed mechanical detection of coherent Rabi oscillations, spin-echo interferometry and $$T_1$$-induced relaxation. We directly measure with temporal resolution the particle reorientation from a 60\,attonewton-metre spin torque induced by flipping the spins. Our results open up interesting new opportunities for levitated spin-mechanical systems using pulsed control, from improved sensing to the prospect of realising macroscopic quantum superposition states.
Алмаз в эксперименте меньше песчинки, но в нём помещается целый набор квантовых магнитиков — как город в одной капле.
Похоже на датчики из «Звёздного пути», которые улавливают малейшие изменения в пространстве.