Ilustração mostrando a ideia
para a introdução de um sistema de dois níveis (qubit ou átomo artificial) em
uma cavidade optomecânica. No interior
da cavidade (azul), há um sistema quântico de dois níveis (verde), que é compatível mecanicamente (vermelho). Fonte (Nature): http://www.nature.com/ncomms/2015/150427/ncomms7981/fig_tab/ncomms7981_F1.html.
Quando
um espelho reflete a luz, ele experimenta um leve empurrão, mas é
insignificante em nossas vidas diárias. Nosso mobiliário não está em movimento devido
à pressão de radiação da luz porque uma lâmpada de 100 Watt causa uma pressão
de apenas um trilionésimo (uma parte em 1.000.000.000.000) da pressão
atmosférica normal.
Radiação
certamente pressiona matéria no espaço, as caudas dos cometas apontam tipicamente
para longe do Sol, devido à pressão de radiação, e isso tem sido proposto como
propulsão para velas solares. Em terra firme, a radiação tem sido aproveitada
no domínio da física do laser, pode ser usada para acoplar o campo
eletromagnético do laser com o movimento de pequenos osciladores mecânicos que
podem ser encontradas no interior de relógios comuns. Devido à fragilidade da
interação, geralmente precisa de lasers substancialmente fortes.
Um novo
estudo mostra que esta pressão de radiação pode ser aumentada consideravelmente
- com a ajuda de uma pequena ilha supercondutora. Jani Tuorila da Universidade de Oulu explica que a pressão
de radiação nos sistemas são mensuráveis apenas quando o oscilador é atingido
por milhões de fótons, porém, colocando uma ilha supercondutora entre o campo
eletromagnético e o oscilador para mediar a interação, a força da pressão de radiação
pode ser aumentada consideravelmente.
“Nas
medidas, exploramos o acoplamento das junções Josephson, especialmente seu
caráter não-linear”, diz o co-autor Juha
Pirkkalainen da Universidade Aalto, o pesquisador que realizou as medições.
Os pesquisadores foram capazes de alterar o acoplamento da pressão de radiação
de forma significativa. Com a ilha supercondutora, a pressão de radiação
aumentou um milhão de vezes.
Devido
ao aumento da pressão de radiação, o oscilador observa o campo eletromagnético
com a precisão de um único fóton. Correspondentemente, os osciladores
revelam-se ao campo com a resolução de um único quantum de oscilações, um fônon.
A
pesquisa permite a observação de fenômenos quânticos em estruturas maiores do
que antes, permitindo assim estudar a validade das leis da mecânica quântica em
grandes estruturas. Será que isto ocorre apenas com partículas muito pequenas? A
existência de um limite superior para a região da validade não foi encontrado
ainda.
