物理学家使用单个电子耦合远距离的核自旋

瑞士巴塞尔大学的研究人员第一次使用单个电子耦合了远距离原子的核自旋。三个研究小组参加了这个复杂的实验，其结果现已发表在Nature Nanotechnology杂志上。

在大多数材料中，相邻原子的核自旋对彼此的影响非常小，因为微小的原子核位于原子的深处。然而，在金属中并非如此，其中一些电子能够自由移动。电子自旋能够以相对较大的距离彼此耦合核自旋。以四位物理学家命名，这种RKKY互动是在20世纪50年代发现的。

核自旋由单个电子自旋相连

现在，巴塞尔大学物理系的研究人员首次用单个电子成功地证明了这种机制，并用量子理论对其进行了描述。由Richard Warburton教授领导的团队在一个量子点内捕获了一个电子。利用在巴塞尔开发的一种方法来测量核自旋共振，他们发现电子将原子核的自旋耦合在一起达到5纳米 - 这是核自旋领域的一个巨大距离。结果与自旋量子位的发展特别相关：这些寻求使用电子自旋来携带信息，但与核的相互作用限制了量子信息的稳定性。

物理集中爆炸

“这可能是我们团队进行过的最复杂的实验，”巴塞尔物理系纳米光子学研究小组负责人Richard Warburton教授说。与此同时，他对使这一实验成为可能的三个研究小组之间的合作表示高兴。“需要考虑很多不同的方面 - 这是我们能够掌握的挑战，这要归功于我们部门的精彩合作。”

由Martino Poggio教授领导的研究小组提供了核自旋共振领域的专业知识，而Daniel Loss教授领导的团队花费了数月时间计算实验的量子理论。波鸿鲁尔大学(Ruhr University Bochum)也做出了重要贡献，该公司为实验制造了半导体芯片。