Новая квантовая технология позволяет «услышать» сигналы на субатомном уровне

Ученые из Университета Пенсильвании разработали революционную квантовую технологию, способную фиксировать сигналы от отдельных атомов, что открывает невиданные ранее горизонты для науки. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.

Прорыв в ядерной спектроскопии

Новая методика представляет собой усовершенствованную версию ядерного квадрупольного резонанса (NQR), традиционно используемого для анализа фармацевтических препаратов и обнаружения взрывчатых веществ. Теперь технология позволяет фиксировать сигналы от отдельных атомов, что ранее считалось невозможным.

«Мы смогли изолировать ядра и выявить мельчайшие различия в молекулах, которые раньше считались идентичными», — отметил Ли Бассетт, руководитель лаборатории квантового проектирования Пенсильванского университета и старший автор исследования. По его словам, эта технология дает возможность изучать молекулярную структуру и динамику на совершенно новом уровне.

Неожиданное открытие

Ключевое открытие произошло случайно, во время работы с так называемыми азотными вакансиями в алмазах — микроскопическими дефектами, используемыми в квантовой сенсорике. Алекс Брайтвейзер, один из авторов исследования, заметил необычные сигналы, которые вначале были приняты за экспериментальный артефакт. Однако дальнейший анализ показал, что команда столкнулась с физическим эффектом, ранее считавшимся незначительным.

«Мы осознали, что не просто наблюдаем аномалию, а открываем новый режим физики», — объяснил Брайтвейзер, ныне работающий исследователем в IBM.

Применение и перспективы

Новая методика позволяет рассматривать индивидуальные молекулярные взаимодействия, что особенно важно для разработки лекарств и изучения белков. «Это похоже на то, как если бы мы смогли выделить одну строку данных из огромной таблицы», — пояснил Матье Уэлле, другой соавтор исследования.

Работа проводилась при сотрудничестве с Делфтским техническим университетом в Нидерландах, что позволило объединить экспериментальную физику, квантовую сенсорику и теоретическое моделирование.

Эта технология имеет потенциал для решения ключевых научных задач, включая изучение механизмов, управляющих молекулами. Открытие не только расширяет возможности спектроскопии, но и может привести к новым прорывам в области квантовой физики и медицины.

Читайте все последние новости технологии на New-Science.ru