ატომებს გააჩნიათ საკუთარი კვანტური მაგნიტური მომენტი - სპინი. სპინები ერთმანეთთან ურთიერთქმედებენ, რაც შეგვიძლია შევადაროთ კომპასების ისრების ქცევას ერთმანეთთან მიახლოებისას - თუ ერთ-ერთ ისარს ავამოძრავებთ, ორივე ერთად დაიწყებს სპეციფიკურ მოძრაობას. კვანტური მექანიკის თანახმად, სპინი ერთდროულად შეიძლება სხვადასხვა მხარეს იყოს მიმართული და ქმნიდეს სუპერპოზიციას, რაც ნიშნავს, რომ ატომებს შორის ხდება კვანტური ინფორმაციის გაცვლა.

ახალ კვლევაში მეცნიერებმა გამოიყენებს სკანირებული ტუნელური მიკროსკოპი (STM), რომლის საშუალებით შესაძლებელია ატომების სათითაოდ შესწავლა და მათი გადალაგება. STM-ის საშუალებით ორი ტიტანის ატომი განათავსეს ერთი ნანომეტრი (მილიმეტრის მემილიონედი) დაშორებით. ამ მანძილზე ატომებს შეუძლიათ ერთმანეთის სპინის ამოცნობა. თუკი ერთ-ერთ სპინს მოვატრიალებთ, მათ შორის „საუბარი“ დაიწყება, ანუ მეორე ატომი ამ მოძრაობას აღიქვამს და რეაგირებს მასზე.

ზოგადად ატომში სპინის მიმართულების შეცვლა ხდება ზუსტი რადიო სიგნალების გაგზავნით, ე. წ. სპინ რეზონანსული მეთოდით, რომელიც MRI სკანერების მოქმედებას გავს. მკვლევრებმა ამ შემთხვევაში გამოიყენეს არატრადიციული მეთოდი, რადგან ექსპერიმენტი მოითხოვდა სწრაფ საწყის აღგზნებას, ხოლო რადიო მეთოდი საკმაოდ ნელია. მათ ელექტრული დენის უეცარი მიწოდებით, ანუ ელექტრონების დაჯახებით, სწრაფად შეცვალეს ერთ-ერთი ატომის სპინის მიმართულება. მკვლევრების მიაჩნდათ, რომ ამ პროცესისას უნდა დაკარგულიყო კვანტური კოჰერენტულობა, ვინაიდან დენის ელექტრონები არაკოჰერენტულები იყვნენ და მათ დაჯახებებს უნდა დაერღვიათ ატომის სპინების კოჰერენტულობა. თუმცა აღმოჩნდა, რომ ყოველ ელექტრონს, თავისი წარსულის მიუხედავად, შეუძლია გამოიწვიოს კოჰერენტული სუპერპოზიცია - ცნობილი კვანტური მდგომარეობების კომბინაცია, რაც წარმოადგენს ნებისმიერი ფორმის კვანტური ტექნოლოგიის საფუძველს.

თუ ელექტრონმა ერთი ატომის სპინის მიმართულება დააფიქსირა, ეს შეგვიძლია გავიგოთ როგორც გაზომვა, რომელიც შლის კვანტურ მეხსიერებას. თუმცა სისტემა ამას სხვაგვარად აღიქვამს. ორი ატომისთვის ეს ახალი მდგომარეობა სუპერპოზიციას წარმოადგენს, რაც საშუალებას აძლევს მათ, რომ გაცვალონ ინფორმაცია. ამისთვის კი ორივე ატომის სპინი უნდა იყოს გადახლართული. მკვლევრებმა აჩვენეს, რომ სპინების გადახლართვა შესაძლებელია მოხდეს მხოლოდ მაშინ, როდესაც მათი ლარმორის სიხშირეები (პრეცესიული სიხშირეები MRI-ში) ემთხვევა.

მეცნიერების აზრით, ეს აღმოჩენა უფრო მნიშვნელოვანი ექსპერიმენტების დასაწყისია და შესაძლოა მნიშვნელოვანი როლი ითამაშოს კვანტური ბიტების შესწავლის საქმეში.

წყარო:
https://phys.org/...tting.html
https://science.s...2/6545/964