Фізики змогли зафіксувати, як ядро атома змінює свій квантовий стан, і виміряли тривалість цих переходів у лабораторії.
Для досліду вони використали сканувальний тунельний мікроскоп, який дозволив спостерігати рух електронів у синхроні з ядром атома титану-49. Це дало змогу оцінити, скільки триває «магнітний пульс» ядра в ізольованому стані.
У науковій роботі дослідники зазначають:
«Ці результати дають уявлення на атомному рівні про природу релаксації ядерного спіну і є важливими для розвитку платформ квантових бітів, зібраних на рівні окремих атомів».
Термін «спін» фізики використовують для опису квантового аналога моменту імпульсу. Він визначає поведінку магнітів і водночас є основою для квантових обчислень, де використовується у вигляді елемента інформації — кубіта.
Читайте також:
На нас чекає нова фізика? У ЦЕРН зробили приголомшливе відкриття про природу матерії та антиматерії На спін ядра впливають численні субатомні частинки, які постійно рухаються. Колективний спін легко змінюється під дією оточення. Якщо вдасться зафіксувати характеристики цього стану до зовнішнього впливу,
інженери зможуть отримати новий тип кубітів.
Зазвичай спостерігати спін ядра без втручання дуже складно. Команда під керівництвом Еверта Столте та Джінвона Лі з Делфтського технологічного університету в Нідерландах використала поведінку електронів як «посередників».
Фізик Сандер Отте пояснив:
«Кілька років тому було показано, що можна використовувати так звану гіпертонку взаємодію між електронними та ядерними спінами. Але тодішні вимірювання були надто повільними, щоб відстежити рух ядерного спіну в часі».
Читайте також:
Велике практичне значення. Японські фізики вперше експериментально підтвердили 174-річну теорію Томсона Щоб розв’язати цю проблему, дослідники застосували імпульсний метод: мікроскоп робив вимірювання короткими серіями з паузами, а не безперервно.
Для експерименту обрали стабільний природний ізотоп — титан-49. Його ядро має сильні магнітні властивості та зручне для дослідження поведінки атомних ядер.
Столте і Лі змогли побачити, як атом змінює стан у реальному часі — це відображалося на моніторі. Вони визначили, що між кожним «перемиканням» проходить приблизно п’ять секунд. Це було швидше, ніж самі коливання ядра, що дозволило точно їх зафіксувати.
«Ми змогли показати, що це перемикання відповідає переходу ядерного спіну з одного квантового стану в інший і назад», — пояснив Столте. — «Перший крок у будь-якому новому напрямку експериментів — навчитися вимірювати явище. І ми змогли зробити це для ядерних спінів на атомному рівні».
Читайте також:
