Delft controlează direct nucleul unui atom — o primă în fizica cuantică

Cum au întors spinul nuclear?

Oamenii de știință de la Universitatea din Delft au reușit ceva ce mulți fizicieni considerau imposibil: controlul direct al spinului nuclear într-un singur atom. Până acum, se credea că nucleul e prea mic și prea bine ecranat de electroni pentru a fi manipulat direct.

Echipa din Delft a demonstrat că nu e așa. Au folosit impulsuri precise de unde radio pentru a întoarce spinul nuclear — o tehnică care, acum câțiva ani, părea o utopie.

Experimentul s-a bazat pe un singur atom capturat într-un câmp magnetic.

Cercetătorii au aplicat frecvențe specifice de unde radio pentru a interacționa cu nucleul. Asta le-a permis să controleze starea spinului nuclear. Tehnica funcționează pentru că nucleul are propriul său moment magnetic.

De ce e o schimbare pentru calculul cuantic?

Prin potrivirea frecvenței undelor radio cu rezonanța nucleară, au putut comuta direcția spinului. Metoda e mult mai precisă decât manipularea coajului electronic.

Calculatoarele cuantice se bazează pe qubiți stabili. Qubiții bazati pe electroni sunt extrem de sensibili la zgomotul de mediu. Spinurile nucleare sunt natural mai izolate și mai stabile. Prin controlul direct al nucleului, cercetătorii pot construi celule de memorie cuantică mai robuste. Asta ar putea duce la timpi de coerență mai lungi. Reduce și necesitatea de corecție complexă a erorilor.

Descoperirea are implicații imediate pentru arhitectura memoriei cuantice. Inginerii pot acum proiecta sisteme care stochează informație în spinuri nucleare. Aceste sisteme ar fi mai puțin predispuse la decoerență. Echipa din Delft planifică să extindă tehnica la mai mulți atomi. Asta ar putea permite o nouă generație de procesoare cuantice.

Cum au reușit cercetătorii să controleze direct spinul nuclear într-un singur atom?

Cum au controlat spinul nuclear?

Au folosit unde radio ajustate la frecvența de rezonanță nucleară. Asta a permis manipularea directă a nucleului magnetic.

De ce e o surpriză pentru fizicienii? Nucleul e extrem de mic și ecranat de electroni. Majoritatea experților credeau că controlul direct e practic imposibil.

Ce înseamnă asta pentru stocarea cuantică? Spinurile nucleare oferă o stabilitate mai mare decât spinurile electronice. Le face ideale pentru stocarea pe termen lung a datelor cuantice.