Descrizione del progetto
Oscillatori micromeccanici quale possibile soluzione per testare direttamente la gravità quantistica
Tutte le forze fondamentali dell’universo seguono le leggi della meccanica quantistica, ad eccezione della gravità. La gravità è una forza straordinariamente debole, il che rende difficile trovare una sua descrizione a livello quantistico su scale brevi che si possa conciliare con la nostra descrizione classica. Recentemente, è stata confermata la validità di determinati fenomeni quantistici per i sistemi macroscopici. Il progetto GUANTUM, finanziato dall’UE, sta avanzando sulla scia delle precedenti scoperte effettuate dal team in merito all’entanglement quantistico meccanico per oggetti su scala macroscopica. La squadra impiegherà due enormi oscillatori micromeccanici per misurare la forza gravitazionale presente tra particelle d’oro del peso di un milligrammo in un nuovo paradigma volto a testare direttamente la gravità quantistica.
Obiettivo
Quantum mechanics is a leading success story in science, originally devised to explain matter and energy at the atomic scale. Quantum superpositions and entanglement can produce distinct phenomena unseen in classical physics. Rather recently, such effects have been shown to hold also for macroscopic degrees of freedom, including the motion of somewhat massive objects. However, despite its success at describing phenomena in the low-energy limit, quantum mechanics is incompatible with general relativity that describes gravity and huge energies. The interface between these two has remained experimentally elusive, because only the most violent events in the universe have been considered to produce measurable effects due to the plausible quantum behavior of gravity. Here, we will probe the interface of quantum mechanics and gravity at an unprecedented scale by taking advantage of coupling of microwave fields in cavities and the oscillations of massive micromechanical membranes. We will measure the gravitational force between gold particles weighing a milligram, representing a new mass scale showing gravitational forces within a system. The main goal is to determine the effect of gravity on the quantum evolution of a massive object. We will develop strong quantum measurements in order to reach a situation where the positions of the gravitating masses exhibit significant quantum fluctuations, which includes preparing the gravitating masses in the ground state and in a squeezed state. Our recent work showing mechanical quantum entanglement [Nature 556, 478 (2018)] enables a fascinating goal. With the two oscillators in a two-mode squeezed state, we will create a system that exhibits nonlocal quantum correlations and gravity at the same time, paving the way for directly testing quantum gravity. The project also contributes to technological advances in precision measurements and in quantum information.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Invito a presentare proposte
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ERC-ADG -Istituzione ospitante
02150 Espoo
Finlandia