澳大利亚工程师偶然解决了58年的量子谜团

将近60年前，诺贝尔奖获得者物理学家尼古拉·布隆伯格根(Nicolaas Bloembergen)预测了一种令人兴奋的新现象，即核电共振。但是直到现在，还没有人能够在行动中证明这一点。

由于设备故障，现在在澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)的一个实验室中偶然发现了核电共振的实际证据。这一突破使科学家对核的控制有了新的水平，并可能会严重加快量子计算机的发展。

现象的中心思想是使用电场而不是磁场来控制单个原子的自旋。这意味着对原子核的更精确和更小型的管理，这可能会在各个领域产生深远的影响。

新南威尔士大学的量子物理学家安德里亚·莫雷洛说：“这一发现意味着我们现在有了一条使用单原子自旋来构建量子计算机的途径，而无需使用任何振荡磁场。”

“此外，我们可以将这些原子核用作电场和磁场的精确传感器，或者回答量子科学中的基本问题。”

在某些情况下，核共振有可能取代核磁共振，而核共振如今已广泛用于多种目的：扫描人体，化学元素，岩石形成物等。

磁性选件的问题在于，它需要强大的电流，较大的线圈和大量的空间，例如，请考虑当地医院的fMRI扫描仪的尺寸。

不仅如此，在某些方面它也是一种钝器。如果您想控制单个原子核(可能是用于量子计算，或者是非常小的传感器)，那么核磁共振并不是一项很好的工作工具。

莫雷洛说：“进行磁共振就像试图通过抬起并摇动整个桌子来移动台球上的特定球一样。”“我们将移动预期的球，但我们还将移动其他所有球。”

“电共鸣的突破就像是将一根实际的台球棍交给您要击中的球一样。”

正是在一次核磁共振实验中，新南威尔士大学的研究人员破解了布隆伯根(Bloembergen)于1961年提出的难题，结果全因天线损坏。在为出乎意料的结果苦苦思索之后，研究人员意识到他们的设备有故障-并展示了核电共振。

通过随后的计算机建模，研究小组能够证明电场可能在根本上影响原子核，使原子核周围的原子键变形并使原子重新定向。

既然科学家知道核电共振是如何工作的，他们就可以研究应用它的新方法。此外，我们可以将其添加到不断增加的偶然发现的重大科学发现中。

莫雷洛说：“这一具有里程碑意义的结果将打开发现和应用宝库的大门。”“我们创建的系统具有足够的复杂性，可以研究我们每天经历的古典世界是如何从量子领域出现的。”

“此外，我们可以利用其量子复杂性来构建具有大大提高的灵敏度的电磁场传感器。所有这一切，都在一个由硅制成的简单电子设备中，可以通过向金属电极施加小电压来控制。”

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