Команда Окинавского института науки и технологий (OIST) сообщила, что с помощью силы, связанной с электронными спинами, сдвинула левитирующий алмаз сантиметрового масштаба. Результаты опубликовали 7 октября 2026 года в журнале Science Advances. Опыт показал механический отклик крупного объекта на квантовую силу, но не продемонстрировал, что сам алмаз оказался в пространственной квантовой суперпозиции.

Как связали алмаз с графитовой платформой

В алмазе находились азотно-вакансийные центры. Это дефекты кристаллической решётки с неспаренными электронами. Образец подвесили над магнитом и соединили углеродным стержнем с отдельной графитовой платформой. Платформа левитировала в магнитном поле, а на её поверхности находилось небольшое зеркало.

Импульсы зелёного лазера мощностью 50 мВт меняли состояние спинов в алмазе. Вместе с ним менялась связанная со спинами магнитная сила, и алмаз двигался вверх и вниз. Стержень передавал это движение графитовой платформе. Исследователи измеряли положение не самого алмаза, а зеркала: интерферометр отражал от него лазерный луч и фиксировал изменение расстояния с точностью до пикометров.

При включённом лазере зарегистрированные движения были заметно сильнее, чем при выключенном. Поэтому авторы описывают результат как классический механический отклик объекта массой порядка 100 мг на небольшой квантовый эффект. По оценке команды, этот объект на восемь-девять порядков массивнее объектов в современных экспериментах со спин-механическими системами.

Механизм можно сравнить с очень чувствительными весами. Представим, что на одну чашу действует крошечный, но меняющийся толчок. Сама сила имеет квантовое происхождение, однако стрелка весов движется обычным образом: чаша смещается на измеримую величину. Такой пример описывает нынешний опыт, но не означает, что весы одновременно находятся в двух положениях.

Это и есть граница вывода из работы. Исследователи увидели движение крупного тела под действием силы, связанной с квантовыми спинами, а не суперпозицию положений самого тела. В суперпозиции квантовая система сохраняет несколько пространственных вариантов состояния до измерения. Чтобы проверить квантовую природу гравитации, в будущем потребуется подготовить достаточно массивные левитирующие объекты в таком состоянии. Нынешний эксперимент этого не сделал.

Авторы рассматривают NV-центры как удобную систему для дальнейших опытов. Её можно контролировать лазером, а квантовое состояние NV-центров при комнатной температуре сохраняется дольше, чем во многих других системах. Следующий вопрос состоит уже не в том, можно ли заметить квантовую силу по движению крупного объекта, а в том, удастся ли удержать в квантовой суперпозиции само движение или положение такого объекта. Подобные результаты также становятся материалом для подготовки научных статей, где важно отдельно описывать измеренный эффект и границы сделанного вывода.

Схема передачи движения от алмазного образца с азотно-вакансийными центрами через углеродный стержень к левитирующей графитовой платформе и измерения смещения по отражению лазера от зеркала

Фото: francescobovolin / Pixabay