PRL: ядерный магнитный резонанс помог управлять левитирующими микрочастицами

Международная группа исследователей применила метод ядерного магнитного резонанса для управления квантовыми состояниями левитирующих микрочастиц. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) представляет собой метод исследования веществ, основанный на взаимодействии атомных ядер с магнитными полями. Он широко используется для анализа материалов и изучения их структуры. Однако до недавнего времени было сложно применять его для управления квантовыми свойствами микрочастиц. Основными препятствиями для этого были высокие магнитные поля, сверхнизкие температуры и необходимость в крупногабаритных образцах.

Новое исследование предлагает решение этих проблем. Ученым удалось применить ЯМР к левитирующим микрочастицам в условиях окружающей среды.

Объектом исследования стали микроалмазы, обладающие уникальными свойствами — азотно-замещенными дефектами. Эти дефекты возникают, когда атом азота замещает атом углерода в кристаллической решетке алмаза, создавая свободное пространство вокруг себя. Они обладают особыми свойствами, которые можно контролировать с помощью лазерного излучения, что позволяет управлять квантовыми состояниями частицы.

Алмазы с азотно-замещенными дефектами также могут взаимодействовать с магнитными полями и применяться для хранения и обработки квантовой информации, что делает их изучение актуальной задачей для науки.

Для удержания микроалмазов в воздухе была использована электрическая ловушка Пола. Она создавала колеблющееся электрическое поле, которое фиксировало микрочастицу в пространстве. Такая левитация смогла обеспечить минимальные помехи от окружающей среды и позволила точно управлять квантовыми состояниями микроалмазов без физического контакта.