Ricercatori della Delft University of Technology controllano lo spin nucleare di un singolo atomo

0p0I ricercatori della 0strong0Delft University of Technology0/strong0, nei Paesi Bassi, sono riusciti a manipolare e controllare lo spin nucleare di un singolo atomo utilizzando segnali a radiofrequenza trasmessi attraverso la punta di un microscopio a scansione a effetto tunnel (STM). Il risultato ottenuto dal team di fisici risultato inaspettato rispetto alle attuali conoscenze teoriche, poich si riteneva che un controllo diretto sul nucleo atomico non fosse possibile in presenza di un legame debole tra lo spin nucleare e lo spin elettronico.0/p00p0L'esperimento ha previsto l'impiego di una versione modificata del microscopio a scansione a effetto tunnel, uno strumento di altissima precisione in grado di indirizzare segnali elettrici specifici su un singolo atomo. Gli studiosi hanno perfezionato la tecnica della doppia risonanza magnetica per agire in modo del tutto indipendente sulle due caratteristiche quantistiche principali: lo spin dell'elettrone e lo spin del nucleo. Queste propriet sono legate agli stati magnetici delle particelle e rappresentano elementi fondamentali per la gestione delle informazioni a livello atomico.0/p00p0Fino a oggi, la ricerca scientifica aveva analizzato lo spin nucleare quasi esclusivamente attraverso metodi indiretti. Ci accadeva sfruttando l'interazione iperfine, ovvero il legame naturale che connette lo spin nucleare a quello elettronico e che porta a un parziale entanglement, o correlazione quantistica, tra i due stati. Grazie alla nuova metodologia sviluppata a Delft, stato invece possibile inviare simultaneamente due diversi tipi di impulsi: uno calibrato sulle frequenze di commutazione dello spin dell'elettrone e l'altro su quelle del nucleo.0/p00p0I dati raccolti durante i test hanno dimostrato che l'orientamento dello spin nucleare pu essere modificato con successo anche quando la connessione con l'elettrone estremamente debole. In tale condizione, i due stati smettono di essere significativamente intrecciati, rendendo l'intervento ancora pi complesso da spiegare secondo i modelli correnti. Un aspetto tecnico di rilievo rappresentato dalle frequenze utilizzate: lo spin nucleare risponde infatti a sollecitazioni tra le 100 e le 1000 volte pi basse rispetto a quelle necessarie per lo spin elettronico.0/p00p0Questa scoperta riveste un ruolo cruciale per l'evoluzione delle tecnologie quantistiche. Gli spin nucleari hanno il vantaggio di essere meno sensibili alle interferenze provenienti dall'ambiente esterno rispetto agli spin elettronici. Di conseguenza, la registrazione di informazioni quantistiche attraverso il nucleo risulta pi robusta e permette una conservazione dei dati per tempi pi lunghi. L'adozione di qubit basati su questo sistema potrebbe portare a una drastica diminuzione degli errori nei processi di calcolo.0/p00p0Resta tuttavia aperto il dibattito sulla natura fisica dell'interazione osservata. I fisici teorici dovranno ora lavorare per comprendere come il nucleo atomico riesca a reagire ai segnali elettrici del microscopio nonostante il debole legame con l'elettrone circostante. Gli sperimentatori hanno confermato che servir ulteriore tempo per definire con precisione i meccanismi alla base di questo fenomeno.0/p0