&bala; Física 17, s143
Ao manipular e detectar spins nucleares em um minúsculo diamante flutuante, os cientistas relataram um tempo recorde de coerência de spin para um sistema levitado.
Resfriar um pequeno objeto flutuante até próximo do zero absoluto poderia revelar o comportamento quântico em nível macroscópico. Uma maneira de conseguir esse resfriamento é acoplar o movimento do objeto aos seus giros magnéticos. Nesta abordagem, o alinhamento repetido dos spins faz com que eles absorvam cada vez mais energia do movimento, resfriando gradualmente o objeto. Ao longo deste processo, os spins devem ser coerentes – isto é, num estado quântico bem definido – e o desafio tem sido atingir um tempo de coerência suficientemente longo. Agora, Gabriel Hétet e seus colegas da École Normale Supérieure, França, aplicaram técnicas de ressonância magnética nuclear (NMR) a um diamante microscópico em levitação (1). Os pesquisadores alcançaram um tempo de coerência de spin mais de 1.000 vezes maior do que os registros anteriores para objetos em levitação.
Hétet e seus colegas usaram um microdiamante contendo milhares dos chamados centros de vacância de nitrogênio, defeitos nos quais dois átomos de carbono vizinhos na estrutura cristalina de um diamante são substituídos por um átomo de nitrogênio e uma vacância na rede. Os pesquisadores levitaram este microdiamante em um campo elétrico e alinharam os spins eletrônicos dos centros de vacância de nitrogênio usando luz laser verde. Eles então usaram técnicas de RMN (aplicação de campos magnéticos e ondas de rádio) para manipular e detectar os spins nucleares dos átomos de nitrogênio nesses centros. A manipulação alinhou os spins nucleares com os spins eletrônicos opticamente alinhados.
A equipe mediu um tempo de coerência para os giros nucleares de até centenas de microssegundos. Esta duração pode ser longa o suficiente para que o microdiamante seja resfriado a temperaturas ultrabaixas através de muitos ciclos de alinhamento de spin nuclear. Os pesquisadores sugerem que esse tempo de coerência poderia ser estendido ainda mais usando microdiamantes de qualidade superior aos usados em seu trabalho.
–Ryan Wilkinson
Ryan Wilkinson é editor correspondente da Revista Física com sede em Durham, Reino Unido.
Referências
- J. Voisin e outros.“Ressonância magnética nuclear com uma micropartícula levitando,” Física. Rev. 133213602 (2024).
