理科

科学者たちは二つの原子会話することを偶然耳にします。

チタン原子に電気パルスが適用される実験のために芸術家の印象。 その結果、磁気モーメントが突然反転します。 隣接するチタン原子(右)は、この動きに反応が速い動きについていけません。 したがって、原子間の磁気量子情報交換が開始されます。 クレジット:TU Delft / Scixel

物質の動作は、多くの原子との間の相互作用に依存します。 原子の量子情報を継続的に交換する巨大なグループチャットに見ることができます。 RWTH Aachen UniversityとResearch CenterJülichと協力してDelft University of Technologyの研究者は、現在、二つの原子間の対話を傍受することができました。 彼らは発見した内容を 科学 5月28日。


もちろん原子は、実際に言いません。 しかし、彼らはお互いに反応することができます。 これは特に、自己原子の場合です。 「各原子はスピンと呼ばれる小さな磁気モーメントを伝達します。このスピンは、コンパスの針が互いに近づくときと同じようお互いに影響を与えます。いずれかを押すと、非常特定の方法で一緒に動き始めます。」 研究を行ったチームのリーダーであるSander Otte。 しかし、量子力学の法則によれば、各スピンは、同時に複数の方向を指し、ネストを形成することができる。 これは一種の会話のように、原子間の量子情報の実際の伝達が起こることを意味する」と述べた。

鋭い針

大規模にこれらの種類の原子との間の情報交換は、魅惑的な現象を引き起こす可能性があります。 古典的な例は、超伝導です。 いくつかの材料は、臨界温度の下ですべての電気抵抗を失う効果です。 最も単純な場合についてよく理解しているが、この効果は多くの複雑な材料でどのように発生するかを正確に知っている人はいません。 しかし、自分の両者の相互作用が重要な役割をするということは確かです。 このような現象を説明する目的で、科学者たちは、このような交換を傍受できることは非常に興味を持っています。 原子間の対話を盗み聞きすることができます。

Otteのチームで、彼らはこれについての直接進みます。 文字通り二つの原子を互いに横に置いて、何が起こるかを確認します。 これは走査型トンネル顕微鏡のおかげで可能です。 鋭い針で原子を一つずつ調べても再配置することもできる装置です。 研究者は、このデバイスを使用して、1ナノメートルは少し超える距離に2つのチタン原子を配置しました。 その距離での原子は、お互いのスピンを検出することができます。 今二回転のいずれかをひねれば会話が自然に開始されます。

通常、このねじれは、原子に非常に精密な無線信号を送信して実行されます。 病院で発見されたMRIスキャナの動作原理を連想させる、いわゆるスピン共鳴技術は、量子ビットの研究に正常に使用されます。 このツールは、Delftチームでも使用できますが、欠点があります。 “それは遅すぎる」とPh.D. Lukas Veldman学生、 科学 発表した。 “もう一つが回転する前に、スピンをほぼ心痛開始しました。これにより、2スピンを反対方向に配置したときに何が起こるかどうかを調べることができません。」

非正統的なアプローチ

だから、研究者たちは、突然の電流爆発で二原子のいずれかのスピンを迅速に反転させた。 驚くほど大胆なアプローチは、正確に本によって美しい両者の相互作用をもたらした。 脈拍の間 電子 原子と衝突してスピンが回転します。 Otte:「しかし、私たちは常にこの過程で 量子情報いわゆる一貫性が失われました。 結局、電子は一貫性がありません。 衝突前の各電子の歴史はわずかダルミョイ混沌は原子のスピンに伝達され、一貫性を破壊します。 “

これが事実ではないようだという事実が議論の原因でした。 明らかに、それぞれの任意の電子は、過去に関係なく一貫性のある入れ子に開始することができます。 つまり、完全に知られており、ほぼすべての形態の量子技術の基礎を形成する基本的な量子状態の特定の組み合わせです。

完璧な入れ子になった

RWTH Aachen大学や研究センターJülichの共同著者であるMarkus Ternesは “コアは、質問に応じて変わること」と主張しています。 「電子は一原子のスピンを反転させて、左を指すします。これを測定値として見ることができ、すべての両者のメモリを消去することができます。ただし、両方の原子炉構成された結合システムの観点から見ると、結果の状況二価合わされば、新しい状態は、完全な入れ子になったを構成して、それらの間の情報交換を可能にします。最終的に二つのスピンが紛糾されることです。古典的に可能なものよりも、お互いの情報」

この発見は、量子ビットの研究に重要なことができます。 おそらくその研究で量子状態を初期化するとき、やや注意して逃げることができるでしょう。 しかし、Otteと彼のチームはほとんどより美しい実験の開始点です。 Veldman: “ここ 原子が、3つを使用すると、どうなりますか? それとも熱や布? コンピューティングパワーが、そのような数値に達しないため、誰も予測できません。 いつかは誰も聞くことができなかった両者の会話を聞くことができるようになります。 ”



追加情報:
「電子散乱によって初期化され結合原子のスピンシステムの自由な一貫性のある進化 ” 科学 (2021)。 science.sciencemag.org/cgi/doi… 1126 / science.abg8223

によって提供さ
デルフト工科大学

召喚:科学者たちはhttps://phys.org/news/2021-05-scientists-atoms-chatting.htmlで2021年5月27日に検出された二つの原子チャット(2021年5月27日)を偶然聞きました。

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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