Duet de dos àtoms quantics.

Investigadors del Centre per a la Nanociència Quàntica (QNS) de l'Institut de Ciències Bàsiques (IBS), van aconseguir un important avanç  en la protecció de les propietats quàntiques dels àtoms individuals en una superfície. 

Els científics van utilitzar el magnetisme dels àtoms individuals, conegut com spin, com un bloc bàsic per al processament de la informació quàntica. Els investigadors podrien demostrar que, mitjançant l'entrellaçament molt a prop de dos àtoms, es podria protegir les fràgils propietats quàntiques  molt millor que només per a un sol àtom.

https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/csz/news/800/2018/atwoatomquan.jpg

El gir és un objecte mecànic fonamental quàntic el qual, regula les propietats magnètiques dels materials. En un encaix clàssic, sovint el spin  es pot considerar com l'agulla d'una brúixola. Els pols nord o sud de l'agulla, per exemple, poden representar girar cap amunt o cap avall. No obstant això, d'acord amb les lleis de la mecànica quàntica, el gir també pot apuntar en ambdues direccions alhora. Aquest estat de superposició és molt fràgil ja que la interacció del gir amb l'entorn local provoca un desplaçament de la superposició. L'entesa del mecanisme de difusió i la millora de la coherència quàntica, són un dels ingredients clau per al processament d'informació quàntica basada en el spin.

https://www.nist.gov/sites/default/files/images/2018/07/20/05phy021_catstateions_lr.jpg

En aquest estudi, publicat a la revista Science Advancements recentment, els científics del QNS van intentar suprimir la descoherència dels àtoms individuals reunint-los molt a prop. Els spins, per als quals utilitzaven àtoms individuals de titani, es van estudiar utilitzant una punta  aguda metàl·lica d'un microscopi de túnel d'escaneig i es van detectar els estats de l'spin dels àtoms utilitzant ressonància de l'spin d'electrons. Els investigadors van trobar que, portant els àtoms molt a prop (1 milió de vegades més a prop que un mil·límetre), podrien protegir els estats de superposició d'aquests dos àtoms units magnèticament 20 vegades més que un àtom individual.

http://networlddirectory.medicineworld.org/images/blogs/8-2007
/rubidium-atoms-13301.jpg

Els dos àtoms van poder protegir-se mútuament d'influències externes millor que els seus propi. D'aquesta manera, els estats quàntics entrellaçats que es van crear no es van veure afectats per les interrupcions ambientals com és el soroll del camp magnètic.

Aquest és un desenvolupament significatiu que demostra com es pot enginyar i detectar els estats d'àtoms. Això  permet explorar la seva possibilitat d'utilitzar-los com a bits quàntics per al futur processament d'informació quàntica. En futurs experiments, els investigadors planegen construir estructures encara més sofisticades per explorar i millorar les propietats quàntiques d'àtoms i nanoestructures individuals.

Font: Institut de Ciències Bàsiques