一項(xiàng)新的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)繪制了兩個(gè)原子碰撞的過程。這是每次觸摸某物時(shí)都會(huì)發(fā)生的事情，但從未在如此細(xì)致的細(xì)節(jié)中觀察過。對兩個(gè)原子會(huì)議的詳細(xì)了解對于量子傳感器，量子計(jì)算機(jī)中使用的量子比特或基于單個(gè)原子的高密度計(jì)算機(jī)存儲器的開發(fā)至關(guān)重要。

美國IBM Almaden研究中心的Kai Yang領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)用鐵原子探測鈦原子的團(tuán)隊(duì)。前者坐在表面上，后者固定在電子顯微鏡的尖端上。

研究人員在“ 物理評論快報(bào) ”雜志上報(bào)道了他們?nèi)绾慰创畔嗷プ饔玫膹?qiáng)度，這是兩個(gè)原子邊緣重疊的衡量標(biāo)準(zhǔn)。從第一次接觸到完全碰撞，它增長了10,000。

原子沒有硬邊。它們的外邊界由它們的電子漫游定義，在它們基于概率的軌道內(nèi)，稱為波函數(shù)。隨著原子彼此相向移動(dòng)，它們開始通過稱為交換相互作用的力相互作用，隨著波函數(shù)之間的重疊變得更強(qiáng)，這種力相互作用。

“原子足夠接近，一個(gè)波函數(shù)直接與另一個(gè)原子的波函數(shù)對話，”韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所的團(tuán)隊(duì)成員Andreas Heinrich說。

“交換相互作用負(fù)責(zé)大多數(shù)化學(xué) - 使分子鍵合的電子相互作用，導(dǎo)致泡利不相容原理，并導(dǎo)致磁相互作用，等等。”

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，研究人員將鈦原子沉積在兩個(gè)原子厚的氧化鎂層上，作為隔離絕緣體。

他們用兩種不同的方法測量了接近鐵原子對鈦原子能級的磁效應(yīng)：電子自旋共振，它為更弱的相互作用提供了更詳細(xì)的測量，以及非彈性電子隧穿光譜，這使得能夠測量更緊密的相互作用。宿舍。

兩組測量結(jié)果落在同一指數(shù)曲線上，這讓研究人員相信他們正在測量大范圍內(nèi)的一種相互作用。

Heinrich說，對如此廣泛的能量進(jìn)行這種精確測量是原子級量子技術(shù)發(fā)展的福音。

“我們可以在原子尺度上看到，我們知道原子在哪里，”他解釋道。

“我們可以改變位置，因此我們可以構(gòu)建結(jié)構(gòu)，我們可以測量屬性并對量子操作進(jìn)行連貫控制。”

Heinrich說，一個(gè)例子可能是將兩個(gè)或三個(gè)原子并排放置在一個(gè)表面上，然后對其中一個(gè)施加一個(gè)力，觀察原子之間的連接是如何變化的。

“我們可以了解一下潛在的機(jī)制，”他說。

雖然海因里希對測量結(jié)果感到自豪，但他表示結(jié)果并不令人意外。

“這是我們所期望的詳細(xì)測量結(jié)果，”他說。

“這就是使量子力學(xué)成為一種神奇工具的原因 - 它似乎只適用于你拋出的任何東西，而且恰恰是正確的。這太棒了。