中外科學家實現(xiàn)零磁場核磁共振的普適量子控制

記者近日從中科大獲悉：該校杜江峰院士團隊彭新華教授課題組與德國亥姆霍茲研究所、加拿大滑鐵盧大學合作，首次實現(xiàn)零磁場核自旋體系的普適量子控制，并發(fā)展了用于評估量子控制和量子態(tài)的方法，這一成果有望推動零磁場核磁共振在生物、醫(yī)學、化學及基礎物理領域中的應用。成果發(fā)表在最新一期著名學術期刊《科學進展》上。

零磁場核磁共振是一個正在快速發(fā)展的新領域，它具有許多突出的優(yōu)勢，例如消除了傳統(tǒng)核磁共振對超導磁體的依賴性、高分辨率譜學等。然而，零磁場核磁共振面臨多方面的困難。在實驗中，中科大課題組采用極其靈敏的原子磁力計作為探測器，來測量零磁場下極其微弱的核磁共振信號。

實驗結果超過傳統(tǒng)核磁共振的譜線分辨率，展示了利用零磁場核磁共振實現(xiàn)的高分辨率譜學。課題組利用精心設計的組合脈沖實現(xiàn)原子核自旋的單比特門和多比特門，首次實現(xiàn)零磁場核磁共振的普適量子控制，同時發(fā)展了評估量子控制保真度的方法，對量子控制的質量進行了評估，操控保真度高達99%。

基于該工作發(fā)展的量子控制技術，可以實現(xiàn)對不同自旋之間相互作用的選擇性測量，而選擇出的反對稱性自旋相互作用可以用于檢驗分子的宇稱不守恒規(guī)律。