Des chercheurs du Center for Quantum Nanoscience au sein de l'Institute for Basic Science (IBS) ont réalisé une percée majeure dans le contrôle des propriétés quantiques d'atomes isolés. Dans une collaboration internationale avec IBM Research à San Jose, Californie, en utilisant des techniques avancées, les scientifiques ont identifié les mécanismes qui détruisent les propriétés quantiques des atomes individuels en manipulant l'état magnétique d'un seul atome de fer sur un isolant mince. À l'aide d'un microscope à effet tunnel doté d'une pointe en métal à pointe atomique, ils ont pu imager des atomes de fer individuels et mesurer et contrôler le temps pendant lequel ils maintiennent leur comportement quantique.

leurs découvertes, publié dans la revue Avancées scientifiques , montrent que la perte de superposition d'états quantiques est principalement causée par des électrons proches que les chercheurs ont précisément injectés dans l'atome de fer.

"Nous avons découvert que presque chaque électron détruit l'état quantique, " explique le Dr Philip Willke, premier auteur de l'étude. "En outre, nous avons constaté que les aimants fluctuants à proximité avaient un impact négatif similaire. Alors que nos expériences ont volontairement diminué l'état de superposition, cela nous a également donné de précieux indices sur la façon d'améliorer les états quantiques des atomes."

Andréas Heinrich, Directeur du Centre IBS pour les nanosciences quantiques, mentionné, « La compréhension de ces interactions destructrices nous permet de les éviter dans de futures expériences et d'améliorer les performances des capteurs quantiques magnétiques qui, dans ce cas, ne sont constitués que d'un seul atome."

La nanoscience quantique repose sur l'exploitation des propriétés des atomes et des molécules pour des avancées potentielles dans la détection quantique, améliorer potentiellement les appareils utilisant cette technologie, y compris les appareils d'IRM hospitaliers.

Les ordinateurs quantiques pourraient également potentiellement bénéficier de cette recherche. Alors qu'il est encore au début du développement, le calcul quantique promet de surpasser les ordinateurs classiques dans des tâches telles que la gestion de bases de données, recherche et optimisation. Un système quantique peut maintenir deux états quantiques simultanément, une condition connue sous le nom de superposition d'états quantiques. Cependant, lorsqu'un tel système quantique interagit dans des environnements particuliers - que ce soit par contact souhaité ou non - cette superposition d'états est facilement détruite. Les physiciens cherchent à comprendre et à contrôler ces processus.