Forskare från tre brittiska universitet ska testa en av de grundläggande fysikaliska lagarna som en del av ett stort europeiskt projekt med mer än £ 3 miljoner i finansiering.
Experter från University of Southampton, Queen's University Belfast och UCL har bildat ett konsortium med europeiska universitet och brittiska fotonikteknikföretaget M Squared för att testa gränserna för en av grundprinciperna för kvantmekanik - de otroliga fysiska lagarna som gör att mikroskopiska partiklar som atomer och elektroner kan på två ställen samtidigt.
Grundades i början av 1900 -talet, kvantteori är en matematisk ram som ger, hittills, den mest exakta förståelsen av resultaten av experiment som utförts på fysiska system så små som enstaka atomer, mycket små molekyler och mycket svagt ljus.
Konsortiet har tagit fram ett ambitiöst experiment för att testa den så kallade quantum superpositionprincipen (QSP) - lagen som tillåter mikroskopiska system att visas i två olika, perfekt urskiljbar, konfigurationer samtidigt.
Giltigheten av QSP på mikroskopisk nivå accepteras av forskare, och bekräftas av en enorm mängd data. Men vad hindrar den från att gälla den ”storskaliga” världen omkring oss? Med andra ord, varför gör vardagliga föremål som bilar, träd och människor inte beter sig kvantmekaniskt och finns på två ställen samtidigt?
Oprövade teorier som har utvecklats sedan 1980 -talet tyder på att det finns ett universellt bakgrundsbrus som förstör QSP för större objekt, såsom partiklar som kan ses med ett optiskt mikroskop.
Konsortiet 'Project TEQ', ledd av universitetet i Trieste, i Italien, kommer att testa förekomsten av detta buller tack vare ett pris på 4,4 miljoner euro (3,9 miljoner pund) från Europeiska kommissionen.
Dess experiment kommer att omfatta en liten glaspartikel, en tusendel av bredden på ett människohår, leviteras av ett elektriskt fält i ett vakuum vid en temperatur nära absolut noll (-273C). En laser kommer att skjutas mot partikeln, och spridningen av laserns ljus mätt för tecken på rörelse av partikeln.
Om det inte finns någon rörelse, det betyder att kvantmekanik fortfarande gäller i denna skala och det finns inget universellt bakgrundsljud.
Dock, om rörelse detekteras, det indikerar förekomsten av ett brus som förhindrar QSP -tillämpning i denna skala. Detta skulle representera det första observerade misslyckandet i kvantteorin, att sätta en gräns för vilken kvantemekanik som gäller och ha konsekvenser för storskaliga tillämpningar av alla fysiska system baserade på kvantprinciper.
Professor Hendrik Ulbricht, vid University of Southampton, sade:"De allra flesta fenomen och händelser som inträffar i våra dagliga liv kan redovisas av fysiklagarna som fastställts av Isaac Newton, men den mikroskopiska världen följer kvantmekanikens regler, som är så konstiga att de kan verka kontraintuitiva.
"Om det är möjligt att observera kvantbeteende i makroskopiska objekt är den stora obesvarade frågan i kvantfysik. Om det visar sig att vi kan, detta kan så småningom öppna vägen för oss att använda kvantmekanikens fantastiska egenskaper i en mycket större uppsättning fysiska system bortom den mikroskopiska världen. Vi ska ge oss ut på en mycket spännande resa. "
Professor Mauro Paternostro, från Queen's University Belfast, sade:"Vårt forskningsprogram kan bevisa att vi inte behöver hantera extremt små system för att se kvanteffekter, som för närvarande är kvantteknikens största begränsning.
"Om du kan bevisa att kvantteorin sträcker sig till större system, det kommer att erbjuda ett mycket mer robust sätt att behandla information:alla chips och integrerade system i datorer kan krympa till en mycket mindre skala och vi skulle kunna hantera kvant för dagliga applikationer.
"Detta skulle innebära större databehandlingshastigheter, större minnen och större överföringshastigheter för data över dessa större nätverk. "
Dr Graeme Malcolm OBE, VD och medgrundare av M Squared, sade:"Denna fond för TEQ är ett utmärkt exempel på EU:s fortsatta stöd för kvantforskning och gör det möjligt att testa etablerat tänkande bakom kvantmekanik till dess gränser.
"Om detta arbete visar att kvanteffekter kan ses i större skala, det vidgar de potentiella kommersiella tillämpningarna av kvantteknik - i synnerhet områdena avkänning och metrologi kommer att se betydande kommersiella möjligheter under de kommande decennierna. Det är en ära att få vara en del av teamet som utforskar potentialen för teknik som arbetar inom fysikens yttersta gränser.
Om experimentet visar att kvantmekanik kan tillämpas på större system, det kan göra det enklare att skapa kvantteknologi för användning i rymden, med satelliter som används för att överföra kvantinformation snarare än att förlita sig på fibrer på marken eller under havet. "
Andra möjliga tillämpningar inkluderar utveckling av ultrakänsliga mätanordningar som kan överträffa befintliga sensorer för att mäta effekterna av gravitation.
