將近60年前，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者物理學(xué)家尼古拉·布隆伯格根(Nicolaas Bloembergen)預(yù)測(cè)了一種令人興奮的新現(xiàn)象，即核電共振。但是直到現(xiàn)在，還沒(méi)有人能夠在行動(dòng)中證明這一點(diǎn)。

由于設(shè)備故障，現(xiàn)在在澳大利亞新南威爾士大學(xué)(UNSW)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中偶然發(fā)現(xiàn)了核電共振的實(shí)際證據(jù)。這一突破使科學(xué)家對(duì)核的控制有了新的水平，并可能會(huì)嚴(yán)重加快量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。

現(xiàn)象的中心思想是使用電場(chǎng)而不是磁場(chǎng)來(lái)控制單個(gè)原子的自旋。這意味著對(duì)原子核的更精確和更小型的管理，這可能會(huì)在各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

新南威爾士大學(xué)的量子物理學(xué)家安德里亞·莫雷洛說(shuō)：“這一發(fā)現(xiàn)意味著我們現(xiàn)在有了一條使用單原子自旋來(lái)構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的途徑，而無(wú)需使用任何振蕩磁場(chǎng)。”

“此外，我們可以將這些原子核用作電場(chǎng)和磁場(chǎng)的精確傳感器，或者回答量子科學(xué)中的基本問(wèn)題。”

在某些情況下，核共振有可能取代核磁共振，而核共振如今已廣泛用于多種目的：掃描人體，化學(xué)元素，巖石形成物等。

磁性選件的問(wèn)題在于，它需要強(qiáng)大的電流，較大的線圈和大量的空間，例如，請(qǐng)考慮當(dāng)?shù)蒯t(yī)院的fMRI掃描儀的尺寸。

不僅如此，在某些方面它也是一種鈍器。如果您想控制單個(gè)原子核(可能是用于量子計(jì)算，或者是非常小的傳感器)，那么核磁共振并不是一項(xiàng)很好的工作工具。

莫雷洛說(shuō)：“進(jìn)行磁共振就像試圖通過(guò)抬起并搖動(dòng)整個(gè)桌子來(lái)移動(dòng)臺(tái)球上的特定球一樣。”“我們將移動(dòng)預(yù)期的球，但我們還將移動(dòng)其他所有球。”

“電共鳴的突破就像是將一根實(shí)際的臺(tái)球棍交給您要擊中的球一樣。”

正是在一次核磁共振實(shí)驗(yàn)中，新南威爾士大學(xué)的研究人員破解了布隆伯根(Bloembergen)于1961年提出的難題，結(jié)果全因天線損壞。在為出乎意料的結(jié)果苦苦思索之后，研究人員意識(shí)到他們的設(shè)備有故障-并展示了核電共振。

通過(guò)隨后的計(jì)算機(jī)建模，研究小組能夠證明電場(chǎng)可能在根本上影響原子核，使原子核周圍的原子鍵變形并使原子重新定向。

既然科學(xué)家知道核電共振是如何工作的，他們就可以研究應(yīng)用它的新方法。此外，我們可以將其添加到不斷增加的偶然發(fā)現(xiàn)的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)中。

莫雷洛說(shuō)：“這一具有里程碑意義的結(jié)果將打開發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用寶庫(kù)的大門。”“我們創(chuàng)建的系統(tǒng)具有足夠的復(fù)雜性，可以研究我們每天經(jīng)歷的古典世界是如何從量子領(lǐng)域出現(xiàn)的。”

“此外，我們可以利用其量子復(fù)雜性來(lái)構(gòu)建具有大大提高的靈敏度的電磁場(chǎng)傳感器。所有這一切，都在一個(gè)由硅制成的簡(jiǎn)單電子設(shè)備中，可以通過(guò)向金屬電極施加小電壓來(lái)控制。”