ほぼ60年前、ノーベル賞を受賞した物理学者Nikolaas Bloombergenは、核電気共鳴と呼ばれる新しい現象を予測しました。 しかし、これまで、実際にそれを実証することはできませんでした。
核電気共鳴の実際の証拠は、欠陥のある機器のおかげで、オーストラリアのニューサウスウェールズ大学(UNSW)の研究所で偶然発見されました。 この画期的な進歩により、科学者は核を新たなレベルで制御できるようになり、量子コンピューターの開発を劇的に加速させることができます。
この現象の中心は、磁場ではなく電場で個々の原子の回転を制御するという考えです。 これは、コアのより正確な制御を意味し、科学のさまざまな分野に影響を与える可能性があります。
「この発見は、振動磁場が機能する必要なしに、単原子スピンを使用して量子コンピューターを構築できるようになったことを意味します」と、UNSWの量子物理学者AndreaMorelloは述べています。
「さらに、これらの核を電界および磁界の非常に正確なセンサーとして使用したり、量子科学の基本的な質問に答えたりすることができます。」
状況によっては、核電気共鳴が核磁気共鳴に取って代わることができます。核磁気共鳴は、人体、化学元素、岩層などをスキャンするなど、さまざまな目的で今日広く使用されています。
磁場の問題は、大電流、大きなコイル、およびかなりのスペースが必要になることです。
個々の原子核を監視したい場合(おそらく量子コンピューティングや非常に小さなセンサーの場合)、核磁気共鳴は非常に優れたツールではありません。
「磁気共鳴を実行することは、テーブル全体を持ち上げて振ることによって、特定のボールをプールテーブルに移動しようとするようなものです」とモレロ氏は言います。 「ターゲットボールを移動しますが、他のすべてのボールも移動します。」
「電気共鳴の研究を中断することは、本物のビリヤードスティックを与えてボールを思い通りに打つようなものです。」
UNSWの研究者が1961年にブルームベルゲンによって提起された問題を解決したのは核磁気共鳴実験の最中であり、それはすべてアンテナの破損に関連していた。 いくつかの予期しない結果の後、研究者たちは自分たちの機器が誤動作していることに気づき、核電気共鳴を示しました。
その後のコンピューターシミュレーションで、チームは、電界が基本的なレベルで核に影響を及ぼし、核の周りの原子結合を歪め、それを再配向させる可能性があることを示すことができました。
科学者は核電気共鳴がどのように機能するかを知ったので、それを使用する新しい方法を探求することができます。 さらに、これを偶然に行われた重要な科学的発見の増え続けるリストに追加することができます。
「この驚くべき結果は、発見の宝庫を開くでしょう」とモレロは言います。 「私たちが作成したシステムは、私たちが毎日経験する古典的な世界が量子領域からどのように出現するかを研究するのに十分洗練されています。」
さらに、その量子の複雑さを利用して、感度が大幅に向上した電磁界用のセンサーを作成できます。 そして、これらすべては、金属電極に小さな電圧が印加されたシリコン製の単純な電子デバイスにあります。
この研究は、ジャーナルNatureに掲載されました。
出典：写真：UNSW / Tony Melov
