Forskare har studerat hur en "trumstick" av ljus kan få en mikroskopisk "trumma" att vibrera och stå still samtidigt.

Ett team av forskare från Storbritannien och Australien har tagit ett viktigt steg mot att förstå gränsen mellan kvantvärlden och vår klassiska vardag.

Kvantmekanik är verkligen konstigt. Objekt kan bete sig som både partiklar och vågor, och kan vara både här och där samtidigt, trotsar vårt sunt förnuft. Sådant kontraintuitivt beteende är vanligtvis begränsat till det mikroskopiska området och frågan "varför ser vi inte sådant beteende i vardagliga föremål?" utmanar många forskare idag.

Nu, ett team av forskare har utvecklat en ny teknik för att generera denna typ av kvantbeteende i rörelsen av en liten trumma som bara är synlig för blotta ögat. Detaljerna i deras forskning publiceras idag i New Journal of Physics .

Projektledare, Dr Michael Vanner från Quantum Measurement Lab vid Imperial College London, sade:"Sådana system erbjuder betydande potential för utveckling av kraftfulla nya kvantförstärkta tekniker, till exempel ultraprecisa sensorer, och nya typer av givare.

"Spännande, denna forskningsinriktning kommer också att göra det möjligt för oss att testa de grundläggande gränserna för kvantmekanik genom att observera hur kvantsuperpositioner beter sig i stor skala. "

Mekaniska vibrationer, som de som skapar ljudet från en trumma, är en viktig del av vår vardagliga upplevelse. Att slå en trumma med en trumstick gör att den snabbt rör sig upp och ner, producerar det ljud vi hör.

I kvantvärlden, en trumma kan vibrera och stå still samtidigt. Dock, att generera sådan kvantrörelse är mycket utmanande. huvudförfattare till projektet Dr. Martin Ringbauer från University of Queensland nod vid Australian Research Council Center for Engineered Quantum Systems, sa:"Du behöver en speciell typ av trumstick för att göra en sådan kvantvibration med vår lilla trumma."

Under de senaste åren har det framväxande området för kvantoptomekanik har gjort stora framsteg mot målet om en kvanttrumma med laserljus som en typ av trumstick. Dock, många utmaningar återstår, så författarnas nuvarande studie har ett okonventionellt förhållningssätt.

Dr Ringbauer fortsätter:"Vi anpassade ett trick från optisk kvantberäkning för att hjälpa oss att spela kvanttrumman. Vi använde en mätning med enstaka ljuspartiklar - fotoner - för att skräddarsy trummans egenskaper.

"Detta ger en lovande väg för att göra en mekanisk version av Schrodingers katt, där trumman vibrerar och står still samtidigt. "

Dessa experiment har gjort den första observationen av mekaniska störningar i utkanten, vilket är ett avgörande steg framåt för fältet.

I experimentet, utkanterna var på en klassisk nivå på grund av termiskt buller, men motiverad av denna framgång, laget arbetar nu hårt för att förbättra sin teknik och driva experimenten vid temperaturer nära absolut noll där kvantmekanik förväntas dominera.

Dessa framtida experiment kan avslöja nya invecklingar av kvantmekanik och kan till och med hjälpa till att belysa vägen till en teori som kopplar kvantvärlden och tyngdkraftens fysik.