Pesquisadores do Center for Quantum Nanoscience do Institute for Basic Science (IBS) fizeram um grande avanço no controle das propriedades quânticas de átomos individuais. Em uma colaboração internacional com a IBM Research em San Jose, Califórnia, usando técnicas avançadas, os cientistas identificaram quais mecanismos destroem as propriedades quânticas de átomos individuais ao manipular o estado magnético de um único átomo de ferro em um isolador fino. Usando um microscópio de tunelamento de varredura com uma ponta de metal atomicamente afiada, eles foram capazes de criar imagens de átomos de ferro individuais e medir e controlar o tempo em que mantêm seu comportamento quântico.

Suas descobertas, publicado no jornal Avanços da Ciência , mostram que a perda na superposição do estado quântico é causada principalmente por elétrons próximos que os pesquisadores injetaram com precisão no átomo de ferro.

"Descobrimos que quase todo elétron destrói o estado quântico, "explica o Dr. Philip Willke, primeiro autor do estudo. "Além disso, descobrimos que ímãs flutuantes próximos tiveram um impacto negativo semelhante. Enquanto nossos experimentos diminuíram o estado de superposição propositalmente, também nos deu pistas valiosas sobre como melhorar os estados quânticos dos átomos. "

Andreas Heinrich, Diretor do IBS Center for Quantum Nanoscience, disse, "Compreender essas interações destrutivas nos permite evitá-las em experimentos futuros e melhorar o desempenho dos sensores quânticos magnéticos que, nesse caso, consistem apenas em um único átomo. "

A nanociência quântica depende do aproveitamento das propriedades dos átomos e moléculas para avanços potenciais na detecção quântica, potencialmente melhorando dispositivos usando tal tecnologia, incluindo máquinas de ressonância magnética de hospitais.

Os computadores quânticos também poderiam se beneficiar dessa pesquisa. Embora ainda esteja no início do desenvolvimento, a computação quântica promete superar os computadores clássicos em tarefas como gerenciamento de banco de dados, pesquisa e otimização. Um sistema quântico pode manter dois estados quânticos simultaneamente, uma condição conhecida como superposição de estados quânticos. Contudo, quando tal sistema quântico interage em ambientes específicos - seja por contato desejado ou indesejado - essa superposição de estados é facilmente destruída. Os físicos procuram compreender e controlar esses processos.