Инженеры из Австралии раскрыли 58-летнюю квантовую загадку

Австралийские инженеры случайно решили 58-летнюю «квантовую загадку». Об этом сообщает Science Alert со ссылкой на Nature.

Почти 60 лет назад нобелевский лауреат по физике Николас Бломберген предсказал новое захватывающее явление под названием ядерный электрический резонанс. Но до сих пор никто не мог продемонстрировать это в действии.

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 Бломдерген 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.

Фактическое доказательство ядерного электрического резонанса было случайно обнаружено в лаборатории в Университета штата Новый Южный Уэльс (UNSW, Австралия) благодаря неисправному оборудованию. Отмечается, что прорыв может серьезно ускорить разработку квантовых компьютеров.

Центральным в этом явлении является идея управления вращением отдельных атомов с помощью электрических, а не магнитных полей. «Наше открытие означает, что сейчас ученые получили возможность создавать квантовые компьютеры на основе одиночных атомов, без приложения какого-либо магнитного поля. Кроме того, мы можем использовать подобные ядра как невероятно точные датчики электромагнитных полей. Кроме того, с их помощью мы сможем ответить на фундаментальные вопросы квантовой физики», — сообщил один из авторов работы, профессор UNSW Андреа Морелло.

В некоторых ситуациях ядерный электрический резонанс может заменить ядерный магнитный резонанс, который сейчас широко используется для различных целей, например, для сканирования человеческих тел, химических элементов, скальных образований и многого другого.

Но проблема в том, что аппараты магнитно-резонансной томографии довольно массивные и не слишком точные. Как пояснил Морелло, выполнение магнитного резонанса похоже на то, будто бы мы пытаемся загнать бильярдный шар в лузу, подняв весь стол. А ядерный электрический резонанс — это словно кий: электрический заряд можно сосредоточить на электроде и с его помощью воздействовать на один-единственный атом.

Именно во время эксперимента по ядерному магнитному резонансу исследователи UNSW решили загадку, поставленную Блумбергеном в 1961 году, и это открытие можно смело добавить в список тех, что были сделаны случайно. Ведь они получили результат потому, что их оборудование оказалось неисправным. Теперь ученые могут исследовать новые способы применения ядерного электрического резонанса.