Avustralya’da bulunan New South Wales Universitesi’nden (UNSW) bilim insanları tek bir atomun cekirdeğini elektrik alanlar kullanarak kontrol etmeyi başardılar. Bilim insanları, keşiflerinin kuantum bilgisayarların gelişimini değiştirebileceğini soyluyorlar.
Herhangi bir salınım manyetik alanına ihtiyac duymadan bir atomun spinlerinin kullanılması uygulama alanlarında cok geniş sonuclar sunabilir. Buyuk bobin ve yuksek akımlarla oluşturulan manyetik alanların bugun geniş bir uygulama alanı var. Ancak bu teknoloji buyuk alanlara ihtiyac duyuyor. Elektrik alanları ise tek bir elektrotun uclarında uretilebilir. Bu elektrik alanların atom cekirdeklerinin kontrolunde kullanılması nanoelektrik cihazlara yerleştirilen atomların kontrolunu cok daha kolay hala getirecektir.

UNSW’de profesor olan Andrea Morello, keşiflerinin tıp, kimya ve madencilik gibi farklı alanlarda yaygın olarak kullanılan nukleer manyetik rezonansın yerini alabileceğini soyluyor. Morello, nukleer donuşleri manyetik ve elektrik alanlarla kontrol etmek arasındaki farkı acıklamak icin bilardo masası orneğini veriyor. Morello, “Manyetik rezonans yapmak, tum masayı kaldırıp, sallayarak bilardo masasında bulunan bir topu hareket ettirmeye calışmak gibidir. Topu hareket ettirmeyi amaclıyoruz. Ama diğer her şeyi topla beraber hareket ettiriyoruz. Elektrik rezonans atılımında ise istediğimiz topa vurmak icin bilardo sopasını hareket ettireceğiz” dedi.
Andrea Morello ve ekibi, farkında olmadan 1961 yılında Nobel Laureate ve Nicolaas Bloembergen tarafından ortaya atılan nukleer donuşlerin elektrik alanlarla kontrol edilmesinin bir yolunu bulma konusundaki sorunlarını cozmuş oldular.
Morello, “Hayatımın 20 yılı boyunca spin rezonansı uzerinde calıştım. Ama durust olmak gerekirse nukleer rezonans fikrini hic duymamıştım. Bu etkiyi bir kaza ile ‘yeniden keşfettik’” dedi. Morello ve ekibi tarafından nukleer elektrik rezonans keşfi yapılmadan once bu teori, neredeyse unutulmuştu.

Araştırmacılar, buyuk bir nukleer donuşe sahip olan antimonu kullanarak nukleer manyetik rezonans yapmak istediler. Bilim insanları bunu yaparak kuantum dunya ile klasik dunya arasındaki sınırı keşfetmek istiyorlardı. Ancak deneme yapmaya başladıktan sonra bir şeylerin yanlış olduğu fark edildi. Antimonun cekirdeği belirli frekanslarda cevap vermedi. Diğer frekanslarda ise guclu tepkiler verdi. Araştırmacılar, bunun manyetik rezonans oluşturmak yerine elektrik rezonansı olduğunu fark ettiler.
Daha sonra atomun cekirdeğini kontrol etmek icin yuksek frekanslı bir manyetik alan oluşturmak uzere optimize edilmiş bir antimon atomu ve ozel bir antenden oluşan bir cihaz urettiler. Antene yuksek guc uygulandığında atom cekirdeğinin hareket ettiği anlaşıldı.

Atom cekirdeğini elektrik alanla kontrol etmeyi başaran bilim insanları, elektrik alanın cekirdeğin donuşunu tam olarak nasıl etkilediğini anlamak icin bir bilgisayar modeli kullandılar. Oluşturulan bilgisayar modelinde elektrik alanı cekirdeğin etrafındaki atomik bağları bozarak cekirdeğin yeniden yonlendirilmesine neden oldu.
Nukleer elektrik alanı ile atom cekirdeğini kontrol etmeyi başaran bilim insanları, keşiflerinin uygulama alanında buyuk bir ufuk acacağını duşunuyor. Keşif, bundan sonra kuantum bilgisayarların geliştirilmesiyle beraber yuksek hassasiyete sahip elektromanyetik alan sensorlerinin oluşturulmasında kullanılabilir.