探索原子和原子之间的密切关系为量子计算的挑战提供了洞察力

一项新的实验描绘了两个原子碰撞的过程。这是每次触摸到什么东西都会发生的事情，但从来没有如此详细地观察过。详细了解两个原子之间的会议对于开发量子传感器、量子计算机中使用的量子比特或基于单个原子的高密度计算机存储器非常重要。

美国IBM阿尔马登研究中心的杨凯领导了一个利用铁原子检测钛原子的团队。前者位于表面，而后者固定在电子显微镜的尖端。

在《物理评论快报》杂志上，研究人员报道了他们如何看待磁相互作用的强度，这是对两个原子重叠边缘的一种测量。从第一次接触到完全碰撞，增加了一万。

原子没有坚硬的边缘。它们的外部边界由它们的电子漫游来定义，在基于概率的轨道中，它们被称为波函数。当原子相互靠近时，它们开始通过一种叫做交换相互作用的力相互作用，这种力随着波函数之间的重叠变得更强而相互作用。

韩国基础科学研究所团队成员安德烈亚斯海因里希说：“原子之间的距离足够近，一个波函数可以直接与另一个原子的波函数对话。

“交换相互作用是大多数结合分子的化学-电子相互作用的原因，导致泡利不相容原理，导致磁性相互作用，等等。”

在这个实验中，研究人员将钛原子沉积在两个原子厚的氧化镁层上作为绝缘体。

他们以两种不同的方式测量了接近铁原子在钛上的原子水平的磁效应：电子自旋共振，它为较弱的相互作用提供了更详细的测量，以及非弹性电子隧道光谱，它使更紧密的相互作用能够被测量。宿舍。

这两组测量值落在同一条指数曲线上，这使得研究人员相信他们正在测量一个大范围的相互作用。

海因里希说，如此广泛的能量的精确测量是原子量子技术发展的福音。

“我们可以在原子尺度上看到，我们知道原子在哪里，”他解释道。

“我们可以改变位置，这样我们就可以构建结构，我们可以测量属性并连贯地控制量子操作。”

海因里希说，一个例子可能是将两个或三个原子并排放置在一个表面上，然后对其中一个原子施加力，观察原子之间的联系如何变化。

“我们可以理解潜在的机制，”他说。

尽管海因里希对测量结果感到自豪，但他说结果并不令人惊讶。

“这是我们预期的详细测量结果，”他说。

“这就是为什么量子力学是一个神奇的工具——它似乎只适用于你扔的任何东西，而且它刚刚好。这太棒了。

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