In einem bedeutenden Schritt hin zu stabiler Quantentechnologie haben Forscher der University of Rochester erfolgreich die Existenz eines nuklearspin-dunklen Zustands bestätigt. Dieser schwer fassbare Zustand, der lange theoretisiert, aber nie direkt beobachtet wurde, verspricht, die Instabilität zu mindern, ein Haupthindernis für effektives Quantencomputing.
Ein nuklearspin-dunkler Zustand 'versteckt' im Wesentlichen den Atomkern vor äußeren Störungen, indem er die Spins der Atomkerne synchronisiert und so verhindert, dass sie den Spin eines Elektrons stören. Diese Synchronisation stabilisiert den Elektronenspin, was für Quantenberechnungen und Informationsspeicherung entscheidend ist.
John Nichol, Associate Professor am Department für Physik und Astronomie der University of Rochester, betont, dass diese Bestätigung Jahrzehnte theoretischer Vorhersagen validiert und Wege für die Schaffung fortschrittlicherer Quantensysteme eröffnet. Das Team verwendete dynamische Kernpolarisation, um die Kernspins auszurichten, die Bildung des dunklen Zustands zu induzieren und anschließend seine Auswirkungen auf die Elektron-Kern-Wechselwirkungen zu messen.
Die Auswirkungen dieser Forschung erstrecken sich über verschiedene Quantentechnologien, darunter Quantensensorik und Quantenspeicher. Durch die Reduzierung von Rauschen ermöglicht der Durchbruch Quantengeräten, Informationen über längere Zeiträume zu speichern und Berechnungen mit erhöhter Präzision durchzuführen. Darüber hinaus macht die Stabilität nuklearspin-dunkler Zustände sie für die langfristige Datenspeicherung und präzise Messungen von Magnetfeldern, Temperatur und Druck geeignet, was potenziell die medizinische Bildgebung und Navigation revolutionieren könnte. Die Tatsache, dass der nuklearspin-dunkle Zustand in Silizium entdeckt wurde, macht die Entdeckung für mögliche zukünftige Anwendungen noch spannender. Silizium ist in der heutigen Technologie bereits weit verbreitet, was bedeutet, dass es eines Tages möglich sein könnte, nuklearspin-dunkle Zustände in zukünftige Quantengeräte zu integrieren.
Unabhängig davon haben Forscher der Universität Barcelona die erste Beschreibung von Schwarzen Löchern ohne Singularitäten unter Verwendung reiner Gravitation ohne exotische Materie erreicht. Laut Pablo A. Cano, einem der Autoren der Arbeit, funktioniert das theoretische Modell für jede Raumzeit mit Änderungen größer oder gleich fünf.