Vědci z technologické univerzity v Nizozemsku pozorovali magnetické jádro atom Převrácení mezi státy v reálném čase.
Vědci na Delft University of Technology V Nizozemsku se podařilo pozorovat magnetické jádro jediného přepínání atomů mezi stavy v reálném čase. Měřili jadernou „rotaci“ detekcí jeho vlivu na elektrony stejného atomu pomocí jehly skenovacího tunelového mikroskopu. Neočekávaně zůstala rotace po několik sekund stabilní a otevírala nové možnosti přesné kontroly jaderného magnetismu. Studie zveřejněná v Přírodní komunikacepředstavuje pokrok směrem k kvantovému snímání na atomové úrovni.
Skenovací tunelovací mikroskop (STM) je vybaven atomicky ostrou jehlou schopnou detekovat jednotlivé atomy na povrchu a vytvářet obrazy s detailem atomového měřítka. Konkrétněji STM snímá elektrony, které obklopují atomové jádro. Jak elektrony, tak jádro působí jako malé magnety, z nichž každá nesou vlastnost známou jako „rotace“, kvantový ekvivalent magnetické orientace.
Asi před deseti lety se vědci poprvé podařilo sledovat rotaci jediného elektronu s STM. Na základě toho se tým Delft vedený profesorem Sander Otte zeptal, zda by stejná metoda mohla být v průběhu času použity k pozorování jaderné rotace, čímž se zkoumala druhá magnetická složka atomu.
Čtení jaderné rotace
STM není citlivá na jaderné otočení přímo, takže tým musel používat elektron k nepřímo čtení jaderné rotace. „Obecná myšlenka byla prokázána před několika lety a využívala takzvanou hyperjemnou interakci mezi elektronem a jadernými otočeními,“ vysvětluje Otte. Tato raná měření však byla příliš pomalá na to, aby zachytila pohyb jaderné rotace v průběhu času. “
Rychlá měření
První autoři Evert Stolte a Jinwon Lee se rozhodli provádět rychlá měření na atomu, o kterém je známo, že nesou jadernou rotaci. K jejich vzrušení pozorovali přepínání signálu mezi dvěma odlišnými úrovněmi v reálném čase, žijí na obrazovce počítače.
„Dokázali jsme ukázat, že toto přepínání odpovídá jadernému rotu, která se převrátí z jednoho kvantového stavu do druhého a zpět,“ říká Stolte. Zjistili, že to trvá asi pět sekund, než se roztočení změní, mnohem delší než mnoho jiných kvantových systémů dostupných pro STM. Například životnost elektronového rotace ve stejném atomu je pouze kolem 100 nanosekund.
Čtení jednorázového výstřelu
Vzhledem k tomu, že vědci mohli měřit stav jaderného spinu rychleji než převrátit a (většinou), aniž by způsobili převrácení samotným měřením, dosáhli takzvaného „jednorázového odečtu“. Tím se otevírá vzrušující experimentální možnosti pro kontrolu jaderné rotace.
Kromě toho by základní pokrok ve čtení a kontrole jaderných otočení na povrchu mohl z dlouhodobého hlediska pomáhat v aplikacích, jako je kvantová simulace nebo kvantové snímání v atomové stupnici. Stolte: „Prvním krokem v jakékoli nové experimentální hranici je schopnost mě měřit, a to je to, co jsme dokázali udělat pro jaderné otočení v atomové stupnici.“
Reference: „Jednorázový čtení jaderného rotace atomu na povrchu“ od Evert W. Stolte, Jinwon Lee, Hester G. Vennema, Rik Broekhoven, Esther Teng, Allard J. Katan, Lukas M. Veldman, Philip Willke a Sander Otte, 21. srpna 2025, 21. srpna 2025, 21. srpna 2025, 21. srpna 2025, 21. srpna 2025, 21. srpna 2025 Přírodní komunikace.
Dva: 10.1038/S41467-025-63232-5
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
