Πυρηνικός ηλεκτρικός συντονισμός: Το κλειδί για τη δημιουργία κβαντικών υπολογιστών

συντονισμός
Πηγή εικόνας: sciencealert.com

Πριν από περίπου 60 χρόνια, ο νομπελίστας φυσικός Νίκολας Μπλέμπεργκεν, είχε προφητεύσει τον πυρηνικό ηλεκτρικό συντονισμό, ένα ιδιαίτερα συναρπαστικό φαινόμενο, με το οποίο όμως κανείς δεν μπόρεσε να ασχοληθεί ουσιαστικά μαζί του, μέχρι σήμερα. Στη πραγματικότητα, ο πυρηνικός ηλεκτρικός συντονισμός, άρχισε να υφίσταται πρόσφατα, έπειτα από ένα ατύχημα στα εργαστήρια του πανεπιστημίου της Νέας Νότιας Ουαλίας στην Αυστραλία, εξαιτίας ενός ελαττωματικού μηχανισμού. Η ανακάλυψη αυτή, δίνει στους επιστήμονες ένα νέο επίπεδο ελέγχου, πάνω στους πυρήνες, το οποίο θα μπορούσε να επιταχύνει σημαντικά την ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών. 

Ηλεκτρικός συντονισμός πυρήνα, έναντι του μαγνητικού

Κεντρικό στοιχείο του φαινομένου, είναι η ιδέα της ελεγχόμενης περιστροφής μεμονωμένων ατόμων, χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά αντί για μαγνητικά πεδία. Αυτό σημαίνει, πιο ακριβή και πιο μικροσκοπική διαχείριση των πυρήνων. Γεγονός, που θα μπορούσε να έχει σημαντικές επιπτώσεις σε διάφορους τομείς. Ο πυρηνικός ηλεκτρικός συντονισμός έχει τη δυνατότητα να αντικαταστήσει, σε ορισμένες περιπτώσεις τον πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό, ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα για διάφορους σκοπούς, όπως η σάρωση του ανθρώπινου σώματος, η σάρωση χημικών στοιχείων και άλλα πολλά. Το πρόβλημα με τη μαγνητική επιλογή είναι ότι απαιτεί ισχυρά επίπεδα ρεύματος και καταλαμβάνει αρκετό χώρο – σκεφτείτε για παράδειγμα το μέγεθος ενός σαρωτή fMRI ενός νοσοκομείου.

συντονισμός
Πηγή εικόνας: news.fsu.edu | Σαρωτής fMRI

Πέραν αυτών όμως, ο μαγνητικός πυρηνικός συντονισμός, αποτελεί μία από τις κύριες τεχνολογίες για τη παραγωγή κβαντικών υπολογιστών, χωρίς όμως να είναι ιδιαίτερα χρήσιμος για τη κατασκευή αυτών. Ας εξισώσουμε τη κατασκευή ενός κβαντικού υπολογιστή με τη μετακίνηση μιας μπάλας μπιλιάρδου. Το να χρησιμοποιήσουμε μαγνητικό συντονισμό, για τη κατασκευή κβαντικού υπολογιστή, είναι σαν να προσπαθούμε να μετακινήσουμε τη μπάλα σ’ένα συγκεκριμένο σημείο στο χώρο, μετακινώντας ολόκληρο το μπιλιάρδο. Το να χρησιμοποιήσουμε όμως ηλεκτρικό συντονισμό, είναι σαν να χρησιμοποιούμε μία στέκα μπιλιάρδου και να στέλνουμε τη μπάλα ακριβώς στο σημείο που θέλουμε.

Το χρονικό της ανακάλυψης

συντονισμός
Πηγή εικόνας: futurelearn.com | Πανεπιστήμιο Νέας Νότιας Ουαλίας

Κατά τη διάρκεια ενός πειράματος, πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, στο πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας, οι ερευνητές έσπασαν το παζλ του Μπλέμπεργκεν. Βρισκόμενοι κάτω από μία χαλασμένη κεραία, μετά από πολύωρη σκέψη και άσκοπες δοκιμές, κατέληξαν στο συμπέρασμα πως ο εξοπλισμός τους ήταν ελαττωματικός. Επιδεικνύοντας εν τέλει, τον πυρηνικό ηλεκτρικό συντονισμό. 

Με τη μετέπειτα μοντελοποίηση του υπολογιστή, η ομάδα μπόρεσε να αποδείξει ότι τα ηλεκτρικά πεδία θα μπορούσαν να επηρεάσουν έναν πυρήνα σε θεμελιώδες επίπεδο, παραμορφώνοντας τους ατομικούς δεσμούς γύρω του και αναγκάζοντάς τον να αποπροσανατολίσει τον εαυτό του. Τώρα που οι επιστήμονες γνωρίζουν πώς μπορεί να λειτουργήσει ο πυρηνικός ηλεκτρικός συντονισμός, μπορούν να διερευνήσουν νέους τρόπους εφαρμογής του. Επιπλέον, μπορούμε να προσθέσουμε αυτό το γεγονός στον αυξανόμενο κατάλογο των σημαντικών επιστημονικών ανακαλύψεων που έγιναν τυχαία.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ

 


Λίγα λόγια για τον συντάκτη

Χρήστος Θεοδοσίου

Σπουδάζω στο τμήμα μηχανικών τεχνολογίας αεροσκαφών, του γενικού τμήματος του ΕΚΠΑ (πρώην ΤΕΙ Στερεάς Ελλάδας), στη Χαλκίδα. Ζω στην Αθήνα και το πάθος μου από μικρός είναι τα αεροπλάνα. Μου κεντρίζει το ενδιαφέρον κάθε νέα τεχνολογία και δηλώνω λάτρης της επιστημής και του διαστήματος.

Εβδομαδιαία ενημέρωση απο το maxmag στο email σου

Η ενημέρωση σου, για όλα τα θέματα, επί παντός επιστητού, είναι προτεραιότητα για μας στο MAXMAG. Αυτός είναι κ ο λόγος, για τον οποίο κάθε εβδομάδα οι συντάκτες μας θα επιλέγουν τα 15 σημαντικότερα άρθρα, από όλες τις στήλες του περιοδικού και θα φροντίζουμε να τα λαμβάνεις απευθείας στο email σου. Όλες οι σημαντικές ειδήσεις θα σε περιμένουν να τις ανοίξεις. Το μόνο που χρειάζεται να κάνεις είναι μια εγγραφή στο Newsletter μας. Τι περιμένεις λοιπόν;