As rodadas nucleares em um cristal podem ser detectadas e manipuladas através de suas interações com a rotação eletrônica mais acessível de um defeito de cristal vizinho. Essa estratégia permitiu a ressonância magnética em nanoescala e outras aplicações quânticas. Mas um desafio de longa knowledge tem sido atingir uma rotação nuclear específica, enquanto protege a delicada natureza quântica do giro de elétrons. Progresso importante nesse desafio foi alcançado por duas equipes na Universidade de Tecnologia de Delft na Holanda (1Assim, 2).
Tim Taminiau e seus colegas desenvolveram uma maneira generalizada e aprimorada de executar os chamados protocolos de radiofrequência desacoplados dinamicamente (1). Nesses protocolos, a rotação de elétrons é submetida a pulsos de microondas que viram periodicamente seu estado. Esse processo dissocia a rotação de seu ambiente, preservando suas frágeis propriedades quânticas. A rotação é então exposta a pulsos de radiofrequência que reintroduzem suas interações com apenas uma rotação nuclear selecionada. A nova abordagem dos pesquisadores aumenta o desempenho desses protocolos no detecção e controle de rotações nucleares individuais em vários sistemas. Ele também oferece informações valiosas sobre a eficiência e seletividade de tais operações.
Ronald Hanson e seus colegas usaram algumas dessas idéias para manipular giros nucleares em um sistema específico (2). Aproveitando a rotação do elétron de um defeito de cristal conhecido como um centro de vacancia de lata em um diamante, a equipe controlava os giros nucleares dos átomos de carbono-13 circundantes na rede de cristal do diamante. Essa demonstração é especialmente importante porque, diferentemente de outros defeitos de cristal que possuem dois ou mais elétrons não emparelhados, os centros de vacancas de lata têm apenas um. Esses sistemas de elétrons únicos estão entre as plataformas mais promissoras para tecnologias quânticas, mas até agora, tem sido difícil usar o giro de elétrons de um desses centros para atingir uma rotação nuclear específica.
–Ryan Wilkinson
Ryan Wilkinson é um editor correspondente para Revista de Física com sede em Durham, Reino Unido.
Referências
HB Van Ommen et al.“Melhorou as portas quânticas eletrônicas-nucleares para detecção e controle de rotação”. Prx Quantum6020309 (2025).
HKC Beukers et al.“Controle de qubits de rotação nuclear de estado sólido usando um spin-1/2 de elétron”. Phys. Rev. x15021011 (2025).
Hans Ok. C. Beukers, Christopher Waas, Matteo Pasini, Hendrik B. Van Ommen, Zarije Ademi, Mariagrazia Iuliano, Nina Codreanu, Julia M. Brevoord, Tim Turan, Tim H. Taminiau e Ronald Hanson
