Исследователи Окинавского института науки и технологий (OIST) заставили левитирующее устройство сантиметрового размера двигаться под воздействием квантовой силы. Для этого они использовали спины электронов в алмазе с азотно-вакансионными центрами. Результаты работы опубликованы 7 октября 2026 года в журнале Science Advances, сообщает SciTechDaily.
Эксперимент может помочь в разработке методов проверки связи между квантовой физикой и гравитацией. Устройство оказалось примерно в 100 млн — 1 млрд раз массивнее объектов, применявшихся в прежних спин-механических экспериментах. По словам профессора Джейсона Твамли из подразделения квантовых машин OIST, учёным впервые удалось наблюдать классическую механическую реакцию на квантовую силу у объекта, масса которого на восемь-девять порядков превышает показатели современных экспериментов такого типа.
В основе установки лежала левитирующая диамагнитная графитовая пластина. Она удерживала небольшое зеркало и поддерживала алмаз с помощью углеродного стержня, проходившего через магнитную защиту; сам алмаз находился над магнитом. В кристалле содержались миллиарды азотно-вакансионных центров — дефектов, в которых есть неспаренные электроны. Их спин позволяет управлять центрами как крошечными магнитами.
Зелёный лазер мощностью 50 милливатт подавался на алмаз импульсами и переводил центры в выбранное спиновое состояние. Это меняло магнитный отклик кристалла и создавало небольшую силу, направленную вниз, из-за чего подвешенная система смещалась. Движение регистрировали с помощью интерферометра: отдельный лазер отражался от зеркала на графитовой пластине, а прибор фиксировал изменения положения с точностью до пикометров, то есть триллионных долей метра.
Команда OIST намерена использовать такую платформу для подготовки более крупных объектов к квантовой суперпозиции разных положений. Первый автор работы, аспирант Аншуман Наяк, отметил, что для изучения квантовой природы гравитации массивные объекты потребуется левитировать в вакууме, чтобы уменьшить влияние внешнего шума. В отличие от подхода, при котором размер левитирующих объектов постепенно увеличивают, исследователи начали с крупной системы, используя диамагнитную левитацию.
Азотно-вакансионные центры сохраняют квантовую когерентность при комнатной температуре дольше многих других систем, поэтому могут подойти для дальнейшего управления движением на макроскопическом уровне. Следующим этапом станет переход от создания обычного смещения к формированию подлинно квантовых состояний движения. Авторы также связывают разработку с созданием сверхточных датчиков для поиска тёмной материи, гравитационных волн и других трудно обнаруживаемых явлений; исследование поддержали OIST и Японское агентство науки и технологий.