В Делфтском техуниверситете переключили ядерный спин одного атома радиоволнами в туннельном микроскопе

Исследователи из Делфтского технического университета с помощью радиоволн управляли магнитным спином одного атомного ядра, сообщает SciTechDaily. Эксперимент провёл коллектив под руководством Сандера Отте, ведущий автор работы — Хестер Веннема. Статья опубликована в Nature Communications 24 октября 2026 года. По словам авторов, ядерный спин отозвался в условиях, где они этого не ожидали. scitechdaily.comSciTechDailyscitechdaily.comОткрыть источник ↗

Магнетизм ядра намного слабее магнетизма электронов, но лучше защищён от внешнего мира, пояснил Отте. У некоторых атомов ядро несёт спин. Прежние эксперименты в основном изучали спин электрона: его проще обнаружить и изменить.

Два сигнала на один атом

Команда использует модифицированный сканирующий туннельный микроскоп, который направляет электрические сигналы на отдельные атомы. До сих пор ядерный спин удавалось наблюдать лишь косвенно — через сверхтонкое взаимодействие, квантовую связь между магнитными свойствами электрона и ядра.

Веннема и её коллеги подали одновременно два сигнала: один для электрона, другой для ядра. Для этого они адаптировали к одному атому двойной магнитный резонанс — давно известный метод. Он позволяет воздействовать на ядро и электрон независимо, используя сигналы, настроенные на их магнитные резонансы. scitechdaily.comSciTechDailyscitechdaily.comОткрыть источник ↗

В квантовой механике спин переходит между определёнными разрешёнными состояниями, и для каждого перехода нужен сигнал подходящей частоты. Веннема сравнила это со струнами гитары: у каждого возможного поворота спина своя нота. По её словам, «ноты» ядерного спина в сто–тысячу раз ниже, чем у спина электрона.

Неожиданный отклик

Разбирая действие двух сигналов по отдельности, исследователи обнаружили, что могут перевернуть ядерный спин, даже когда он в основном расцеплен со спином электрона. Это противоречило их ожиданию, что ядро не станет откликаться самостоятельно на электрические сигналы микроскопа. «По нашему простому пониманию, этого происходить не должно», — сказал Отте.

Физический механизм пока не установлен. Связи между ядерным и электронным спинами недостаточно, чтобы объяснить наблюдаемое поведение, и, как говорят авторы, нужны дальнейшие исследования. scitechdaily.comSciTechDailyscitechdaily.comОткрыть источник ↗

Ядерные спины считаются перспективными кандидатами для хранения квантовой информации, поскольку они относительно хорошо защищены от внешних помех, нарушающих хрупкие квантовые состояния. Управление отдельным ядерным спином со временем может помочь новым способам записи и считывания такой информации, но практическое применение остаётся делом будущего.