Wetenschappers beïnvloeden 'wiebel' van atoomkern voor vooruitgang in quantuminformatieopslag

AmsterdamOnderzoekers van de Technische Universiteit Delft in Nederland hebben erin geslaagd om bewegingen binnen een atoomkern te controleren, wat een doorbraak betekent in de opslag van kwantuminformatie. Ze richtten zich op een enkel titaan-47 (Ti-47) atoom, dat een licht magnetische kern heeft omdat het een neutron minder heeft dan titaan-48. Deze magnetische eigenschap, 'spin' genoemd, kan cruciaal zijn voor het opslaan van kwantuminformatie.

De kern is meestal geïsoleerd van zijn omgeving en bevindt zich ver van elektronen. Maar door een proces genaamd ‘hyperfijne interactie’, kan de kernspin beïnvloed worden door de spin van een elektron. Voor dit proces is een zeer klein en precies magnetisch veld nodig.

Het onderzoek benadrukt deze essentiële punten:

• Onderzoekers gebruikten een spanningstoot om de elektronspin te verstoren.
• De kern en het elektron draaiden samen gedurende een fractie van een microseconde.
• Deze interactie werd nauwkeurig gevolgd met behulp van een scanning tunneling microscoop.
• Berekingen toonden aan dat er tijdens deze interactie geen kwantuminformatie verloren ging.

Sander Otte, de leider van het onderzoeksteam, gaf aan dat het beïnvloeden van materie op zo'n kleine schaal meer is dan alleen theorie. Het kan nuttig zijn voor het opslaan van quantuminformatie.

Lees ook:

Vandaag · 13:15

Nieuwe doorbraak: quantumfysica verbetert omzetting van warmte naar stroom voor duurzame energieoplossingen

Het opslaan van kwantuminformatie in de kern van een atoom beschermt deze tegen externe verstoringen. Hierdoor worden quantumcomputersystemen veiliger en stabieler. Kwantuminformatie is zeer gevoelig en kan gemakkelijk verloren gaan of beschadigd raken door externe invloeden. Door het in de kern te bewaren, worden deze problemen verminderd.

Deze ontdekking bevestigt Schrödingers voorspellingen over quantummechanica en bevordert de ontwikkeling van praktische quantumcomputers. Door de spins van elektronen en kernen nauwkeurig te beheersen, kunnen onderzoekers nieuwe methoden creëren voor het uitvoeren van quantumberekeningen en gegevens veilig beschermen.

Lukas Veldman, die wezenlijk bijdroeg aan zijn promotieonderzoek, benadrukte dat deze operaties erg gevoelig zijn. Hij gaf aan dat de hyperfijn-interactie alleen werkt binnen een zeer specifiek magnetisch veldbereik.

Dit experiment toont aan dat mensen materie op een kwantumniveau kunnen beheersen, wat kan leiden tot belangrijke vooruitgangen in het opslaan van quantuminformatie. Deze doorbraak kan cruciaal zijn voor de ontwikkeling van praktische quantumcomputers, die in de toekomst de manier waarop data wordt opgeslagen en verwerkt zullen veranderen.