Podstawę prowadzonych działań stanowił jądrowy rezonans magnetyczny, który zwykle jest stosowany na potrzeby poznawania sekretów różnych materiałów. Do realizacji tego celu wykorzystuje się to, w jaki sposób ich jądra atomowe reagują na zewnętrzne pola magnetyczne. W ostatecznym rozrachunku inżynierowie zyskują tym sposobem informacje na temat materiału i jego struktury.
Czytaj też: Wojna o nasze mózgi się rozpoczęła. Chiński implant kontra Neuralink Muska
Niedawno badacze z Francji, będący członkami zespołu, na czele którego stanął Julien Voisin, postanowili wykorzystać jądrowy rezonans magnetyczny na potrzeby kontrolowania właściwości kwantowych lewitujących mikrocząstek. O wynikach swoich działań piszą na teraz w publikacji dostępnej w Physical Review Letters.
Wcześniejsze tego typu działania wykazały, że istnieją pewne ograniczenia. Te wynikały między innymi z konieczności obniżania temperatur do skrajnie niskich wartości, stosowania bardzo silnych pól magnetycznych czy też dużych rozmiarów objętości. Nowe podejście miało zapewnić najlepsze rezultaty. Jak wyjaśnia Voisin, jądra atomowe zawierające nieparzystą liczbę protonów i/lub neutronów posiadają spin.
Wykorzystując mikrocząstki diamentowe oraz technikę znaną jako jądrowy rezonans magnetyczny, naukowcy z Francji sprawili, że doszło do lewitacji
W obecności zewnętrznego pola magnetycznego zostaje on ustawiony w sposób zgodny z pole mmagnetycznym bądź przeciwny do niego. W ramach wspomnianej metody, czyli jądrowego rezonansu magnetycznego stosowane są dodatkowo słabe oscylujące pola magnetyczne. W takich okolicznościach jądra pochłaniają energię i przechodzą między poszczególnymi poziomami energetycznymi.
Jeśli jednak zabierzemy wspomniane oscylujące pola, to dojdzie do powrotu do pierwotnych stanów energetycznych przy jednoczesnej emisji energii w formie fotonów. Te ostatnie można wykrywać i identyfikować na podobnej zasadzie, jakbyśmy mieli do czynienia z odciskami palców. Mówimy więc o przydatnej metodzie, która może być stosowana również względem układów kwantowych. Wykorzystując ją na potrzeby kontrolowania i pomiaru spinów, fizycy zyskują możliwość zgłębiania tajemnic zjawiska dekoherencji.
Czytaj też: Sztuczna inteligencja staje się coraz groźniejsza. Ostatnie wydarzenia są wyjątkowo przerażające
W teorii brzmi to świetnie, lecz praktyka pokazała wcześniej, iż jądrowy rezonans magnetyczny niekoniecznie sprawdzał się w przypadku mniejszych obiektów. Aby to zmienić naukowcy z Francji wykorzystali mikrodiamenty o średnicy wynoszącej 10–20 mikrometrów oraz tzw. elektryczną pułapkę Paula, które poslużyła do wprowadzenia ich w stan lewitacji. Taką pułapkę tworzą dwa zestawy elektrod tworzących oscylujące pole elektryczne, za sprawą którego mikrodiament może lewitować.
Na kolejnym etapie prowadzonych eksperymentów ich autorzy doprowadzili do sytuacji, w której manipulowali spinami i kontrolowali je. Dało im to kontrolę nad stanem kwantowym całego układu. Jak dodają, w pewnym momencie uzyskali koherencję spinu jądrowego wynoszącą około 120 mikrosekund, co stanowiło wyraźną poprawę względem wcześniejszych badań. Jeśli chodzi o potencjalne zastosowania opisywanego podejścia, to już teraz mówi się o chłodzeniu cząstek makroskopowych i żyroskopii.