3月12日，據(jù)媒體報(bào)道，澳大利亞新南威爾士大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)新研究表明，他們實(shí)現(xiàn)了諾獎(jiǎng)獲得者、磁共振先驅(qū)尼古拉斯·布隆伯根1961年所提出的預(yù)測。

布隆伯根曾認(rèn)為單個(gè)原子的原子核可以只用電場來控制，但在經(jīng)歷了長達(dá)十年的實(shí)驗(yàn)中并沒有成功，最終放棄了該想法。至今半個(gè)多世紀(jì)，核電共振領(lǐng)域一直處于停滯狀態(tài)。

新南威爾士大學(xué)量子工程科學(xué)教授德里亞·莫雷洛（Andrea Morello）教授稱，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)意味著人類現(xiàn)在有了一條利用“單原子自旋”來構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的途徑，而無需任何振蕩磁場來操作。

他表示可以將這些原子核用作電場和磁場傳感器，或借此回答量子科學(xué)中的基本問題。量子計(jì)算使計(jì)算機(jī)能夠以極其復(fù)雜的方式處理信息，其目的是提供比當(dāng)前超級(jí)計(jì)算機(jī)更強(qiáng)大的計(jì)算能力。

該發(fā)現(xiàn)具備深遠(yuǎn)影響，產(chǎn)生磁場需要較大線圈和高電流，而物理定律表明很難將磁場限制在很小的空間中。另一方面，電場可以在微小電極的尖端產(chǎn)生，并從尖端迅速脫落，這將使對放置在納米電子設(shè)備中單個(gè)原子的控制更加容易。

此外，這一發(fā)現(xiàn)也打破了核磁共振的范式，這是在醫(yī)學(xué)、化學(xué)或采礦等領(lǐng)域被廣泛使用的技術(shù)。但對于某些應(yīng)用，使用磁場來控制和檢測原子核可能是一個(gè)缺點(diǎn)。

莫雷洛教授用臺(tái)球桌的類比來解釋了磁場和電場控制核自旋的區(qū)別。使用磁共振就像試圖通過抬起并搖晃整張桌子，來移動(dòng)桌上的目標(biāo)球，但同時(shí)也會(huì)移動(dòng)其他所有的球。而電共振的突破就像是直接用臺(tái)球桿擊中目標(biāo)球一樣。

該團(tuán)隊(duì)原實(shí)驗(yàn)計(jì)劃是對單個(gè)銻原子進(jìn)行核磁共振，該原子具有較大的核自旋。令人驚喜的是，雖然該實(shí)驗(yàn)雖未成功卻意外發(fā)現(xiàn)了電共振。

莫雷洛教授稱這一里程碑式的成果，將開辟一個(gè)發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的寶庫，包括可以利用其量子復(fù)雜性來構(gòu)建靈敏度大大提高的電磁場傳感器等。而這切都將在一個(gè)由硅制成的簡單電子設(shè)備中進(jìn)行，可以通過向金屬電極施加小電壓來控制原子核。

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