Ученые освоили манипуляцию атомными ядрами  Через сверхтонкое взаимодействие

Исследователи из Технического университета Делфта (Нидерланды) сделали значительный шаг в области квантовой механики, научившись контролировать движение внутри атомного ядра. Команда ученых смогла вызвать взаимодействие между ядром атома и одним из его внешних электронов. С помощью иглы сканирующего туннельного микроскопа они не только манипулировали электроном, но и считывали данные, что ранее считалось крайне сложной задачей из-за слабого взаимодействия между ядром и электронами.

В фокусе исследования был атом титана Ti-47, отличающийся от более распространенного Ti-48 на один нейтрон меньше. Это делает его ядро слегка магнитным, обладающим спином — квантовой характеристикой, похожей на крошечную стрелку компаса. Ориентация этого спина может использоваться для хранения квантовой информации.

Одной из главных трудностей было преодоление чрезвычайно слабого сверхтонкого взаимодействия между спинами ядра и электрона. «Это взаимодействие настолько слабое, что проявляется лишь в очень точно настроенном магнитном поле», — объясняет Лукас Вельдман, ведущий автор исследования.

После тщательной настройки экспериментальных условий ученые применили импульс напряжения для вывода спина электрона из равновесия. В результате спины электрона и ядра начали совместные колебания в течение долей микросекунды. «Это именно то поведение, которое предсказывал Шредингер», — отмечает Вельдман. Проведенные теоретические расчеты показали удивительное совпадение с экспериментальными данными, что подтверждает сохранение квантовой информации в процессе взаимодействия.

Это открытие открывает перспективы для использования ядерного спина как надежного хранилища квантовой информации, защищенного от внешних возмущений. Хотя практическое применение требует дальнейших исследований, сам факт управления состоянием материи на столь малых масштабах является значительным достижением. «Возможность влиять на ядро атома — это уже само по себе стоит всех усилий», — подчеркивает руководитель проекта Сандер Отте.

Как происходит цифровизация Земли: