一场实验室意外爆炸事故，解决了58年量子难题，还登上了Nature

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“核磁共振”你们大多数人肯定听说过，但你们听说过“核磁共振”吗？早在1961年，核磁共振的先驱、诺贝尔物理学奖获得者尼古拉斯·布隆伯根就预言了这一现象。

然而，直到58年后，澳大利亚科学家才在实验室的一次意外爆炸中证实了这一预测。新南威尔士大学

操纵原子的新方法众所周知，核磁共振是通过磁场操纵原子和电子的自旋来实现的

所谓的自旋可以把原子或电子想象成高速旋转的陀螺仪。带电的旋转陀螺仪会产生磁场，使原子和电子像一个小磁针，旋转轴的方向就是磁针的方向。

过去，我们只能通过强磁场来控制这些小磁针的指向。然而，产生强磁场需要大电流，并且磁场难以在狭窄的区域内控制，并且不能精确地控制单个原子。

这就像摇动台球桌上的一个球，但是我们必须摇动整个桌子，其他的球就会跟着摇动。核磁共振相当于给你一个击球的提示。《

》的通信作者安德烈·莫雷罗教授这样解释道。

△论文的三位作者安德里亚·莫瑞罗教授和文森特·莫里克博士及塞尔万·阿萨德博士

电场可以在微电极的尖端产生，电场强度随着离尖端的距离而急剧下降，从而将电场控制在非常小的范围内。

Morello的团队用尖端产生的电池控制硅纳米电子设备上的单个原子。

核电共振研究的意外发现已经休眠了几十年莫罗教授的团队过去一直在研究核磁共振。核共振不是他们的研究方向。

他们最初在锑(Sb)核上进行核磁共振最初的研究目标是探索由核自旋的混沌行为决定的量子世界和经典世界的边界。

论文的第一作者Serwan Asaad博士说:“这纯粹是一个受好奇心驱使的项目，不考虑应用。”“

为了研究锑原子，他们需要创造一个强磁场，所以他们需要把一个大电流注入线圈，而这个大电流会使线圈爆炸

如果是在正常情况下，实验等于失败，仪器就报废但是他们仍然坚持继续用锑原子做实验

由于线圈被炸飞，没有磁场，而是错误地在锑原子周围产生了一个强电场，这个电场使核自旋产生相干信号，而退相干时间高达0.1秒，比其他方法高出几个数量级这使研究人员意识到他们可能已经发现了核共振现象

他们的结果也得到微观理论模型的支持，该模型揭示了在晶格应变存在的情况下，核四极相互作用的纯电调制如何导致相干核自旋跃迁

莫罗教授认为，这一里程碑式的发现在未来将有一系列新的应用

的发现意味着我们可以在没有磁场的情况下建造基于自旋的量子计算机，我们还可以用它来制造超灵敏的电磁场传感器。

，所有这些都可以集成在硅片上，并通过向金属电极施加电压来控制

Morello教授的团队也朝着这一步迈进。他们计划在2022年开发一个10量子位的硅芯片，这是实现第一台硅量子计算机的第一步。

纸张地址:
https://arxiv.org/ABS/1906.01086

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