Un fuerte acoplamiento de espines de metales alcalinos con espines de gases nobles

Recientemente, los científicos han logrado un fuerte acoplamiento de espines de metales alcalinos con espines de gases nobles con un tiempo de coherencia de una hora, proporcionando un camino para manipular los giros nucleares de los gases nobles y allanando el camino para el almacenamiento cuántico y el entrelazamiento cuántico a temperatura ambiente.

Se ha informado de que los sistemas cuánticos macroscópicos de coherencia a menudo pierden rápidamente debido al acoplamiento con el medio ambiente. Los espines nucleares de los gases nobles pueden mantener coherencia para una hora a temperatura ambiente y por encima, debido a la protección de la capa de electrones completa, por lo que pueden almacenar información cuántica para horas y se pueden utilizar para hacer magnetómetros altamente estables.

Pero ha sido difícil de controlar para la comunidad científica antes, porque la capa de electrones protege la coherencia del espín del núcleo del gas noble al tiempo que evita que sea manipulado por medios ópticos o por acoplamiento con otros gases de espín.

Esta vez, R.Shaham, O.Katz y O.Firstenberg del Instituto de Ciencia Weizmann en Israel se dio cuenta de la fuerte coherente acoplamiento entre el espín gas noble helio-3 y el giro ópticamente accesible del vapor de metal alcalino. Este acoplamiento surge de la acumulación coherente de colisiones intercambio de espín al azar y adquiere una fuerza de acoplamiento 10 veces mayor que la tasa de descomposición. El equipo observó coherente y intercambios periódicos de excitaciones de espín entre los dos gases y demostró que un campo magnético externo permite el control activo de este acoplamiento. Este método puede ser usado para manipular los espines nucleares de los gases nobles, permitiendo a las aplicaciones relacionadas con la detección cuántica y la información cuántica. Los resultados fueron publicados recientemente en la revista Nature Physics.

El equipo demostró que el intercambio de espín entre los metales alcalinos y los átomos de gases nobles colisionan de forma coherente en una interfaz eficaz y controlable desde el exterior. Los resultados experimentales muestran que la interfaz puede lograr un fuerte estado de acoplamiento. Estos resultados fomentan el almacenamiento cuántico y el entrelazamiento cuántico a temperatura ambiente, allanando el camino.

https://www.nature.com/articles/s41567-022-01535-w