Спин расположенных близко атомов научились контролировать
Измерение силы и характера взаимодействий атомов на малых расстояниях позволяет ученым исследовать и контролировать их спин — собственный момент вращения ядра. Когда расстояние между двумя атомами уменьшается до нанометра, их спины начинают оказывать влияние друг на друга. При таком взаимодействии спины могут запутаться и стать связанными. Это значит, что при изменении состояния одного спина, будет меняться и состояние второго вне зависимости от того, на каком расстоянии друг от друга они расположены.
Такие свойства атомов можно использовать для создания вычислительных устройств. Однако для этого необходимо уметь точно измерять спин ядер атомов и контролировать его. Но с уменьшением расстояния между атомами становится все труднее различить их. В конечном итоге это становится невозможно сделать с помощью оптических приборов, когда атомы находятся друг от друга на расстоянии меньше дифракционного предела.
Теперь исследователи из Принстонского университета нашли способ различать близко расположенные ионы и изменять их спины. Новая технология впервые позволяет манипулировать одновременно сотнями ионов. Это открывает не только широкие исследовательские, но и прикладные перспективы.
Авторы нового исследования взяли за основу ионы эрбия. Ионы этого редкоземельного элемента довольно трудно наблюдать, так как при возбуждении они испускают кванты света очень низкой интенсивности. Физики смогли увеличить интенсивность испускаемого ионами излучения. Для этого ученые тщательно подбирали длины волн лазера, направленного на ионы. В результате авторы смогли так настроить лазер, что с его помощью удалось воздействовать строго на определенные частицы, не затрагивая их «соседей». Это позволило «читать» спины отдельных атомных ядер и изменять их с помощью лазера, даже если атомы находились очень близко друг к другу.