Фактическое подтверждение ядерного электрического резонанса было сделанно случайно в лаборатории Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии, благодаря неисправному оборудованию. Прорыв даст ученым новый уровень контроля над ядрами и может серьезно ускорить разработку квантовых компьютеров.
Центральным в этом явлении является идея управления вращением отдельных атомов с помощью электрических, а не магнитных полей. Это означает более точное и миниатюрное управление ядрами, которое может оказать глубокое воздействие на различные области.
«Это открытие означает, что у нас теперь есть путь для создания квантовых компьютеров с использованием одноатомных спинов без необходимости какого-либо колебательного магнитного поля для их работы», — говорит физик Андреа Морелло из UNSW.
«Более того, мы можем использовать эти ядра в качестве изысканно точных датчиков электрических и магнитных полей или для ответов на фундаментальные вопросы квантовой науки».
В некоторых ситуациях ядерный электрический резонанс может заменить ядерный магнитный резонанс, который сегодня широко используется для различных целей: для сканирования в медицинских целях, химических элементов, скальных образований и многих других.
Теоретически это явление открыл американский физик Исидор Раби в 1938 году, а практически его смогли наблюдать нобелевские лауреаты Феликс Блох и Эдвард Перселл в 1946 году. После этого Перселл стал научным руководителем уже упомянутого Николаса Бломбергена (именно Бломберген впоследствии работал над прообразами современных аппаратов магнитно-резонансной томографии).
В 1961 году Бломберген предположил, что вращением ядра атома можно управлять не только магнитным полем, но и электрическим. Однако до последнего времени это предположение оставалось лишь теорией.
Так, во время эксперимента по ядерному магнитному резонансу исследователи UNSW взломали загадку, поставленную Блумбергеном в 1961 году, и все это было связано со сломанной антенной. После некоторых неожиданных результатов исследователи поняли, что их оборудование неисправно — и продемонстрировали ядерный электрический резонанс.
С последующим компьютерным моделированием команда смогла показать, что электрические поля могут влиять на ядро на фундаментальном уровне, искажая атомные связи вокруг ядра и вызывая его переориентацию.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
