超半世紀(jì)難題終破解:單個(gè)原子的原子核可僅用電場(chǎng)來控制
澳大利亞新南威爾士大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)新研究表明,他們實(shí)現(xiàn)了諾獎(jiǎng)獲得者、磁共振先驅(qū)尼古拉斯·布隆伯根1961年所提出的預(yù)測(cè)。布隆伯根曾認(rèn)為單個(gè)原子的原子核可以只用電場(chǎng)來控制,但在經(jīng)歷了長達(dá)十年的實(shí)驗(yàn)中并沒有成功,最終放棄了該想法。至今半個(gè)多世紀(jì),核電共振領(lǐng)域一直處于停滯狀態(tài)。 新南威爾士大學(xué)量子工程科學(xué)教授德里亞·莫雷洛(Andrea Morello)教授稱,這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)意味著人類現(xiàn)在有了一條利用“單原子自旋”來構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的途徑,而無需任何振蕩磁場(chǎng)來操作。 他表示可以將這些原子核用作電場(chǎng)和磁場(chǎng)傳感器,或借此回答量子科學(xué)中的基本問題。量子計(jì)算使計(jì)算機(jī)能夠以極其復(fù)雜的方式處理信息,其目的是提供比當(dāng)前超級(jí)計(jì)算機(jī)更強(qiáng)大的計(jì)算能力。 該發(fā)現(xiàn)具備深遠(yuǎn)影響,產(chǎn)生磁場(chǎng)需要較大線圈和高電流,而物理定律表明很難將磁場(chǎng)限制在很小的空間中。另一方面,電場(chǎng)可以在微小電極的尖端產(chǎn)生,并從尖端迅速脫落,這將使對(duì)放置在納米電子設(shè)備中單個(gè)原子的控制更加容易。 此外,這一發(fā)現(xiàn)也打破了核磁共振的范式,這是在醫(yī)學(xué)、化學(xué)或采礦等領(lǐng)域被廣泛使用的技術(shù)。但對(duì)于某些應(yīng)用,使用磁場(chǎng)來控制和檢測(cè)原子核可能是一個(gè)缺點(diǎn)。 |