Ilmuan berhasil memanipulasi spin sebuah atom tunggal

Mengendalikan atom dan elektron satu persatu menjadi impian banyak ilmuan dan insinyur karena dapat membantu kita memahami lebih dalam berbagai misteri.

Kemampuan mengendalikan muatan tunggal atau spin (momentum magnetik) misalnya, menyediakan kunci memahami misteri mekanika kuantum dan fisika keadaan padat modern. Ia juga membantu perkembangan magnetometer sangat sensitif jenis baru dengan resolusi nanometer, transistor spin tunggal untuk spintronik koheren, dan alat keadaan padat untuk proses informasi kuantum.

Baru saja kerja sama para eksperimentalis dari Lembaga Nanosains Kavli di Universitas Teknologi Delft dan para teoritikus dari Laboratorium Ames Departemen Energi AS membuat terobosan dalam bidang pengendalian spin kuantum tunggal. Hasilnya diterbitkan dalam jurnal Science Express tanggal 9 September.

Para peneliti mengembangkan dan menerapkan sejenis kendali kuantum pada satu spin kuantum tunggal dari sebuah pengotoran berukuran atom dalam intan. Pengotoran ini, disebut pusat vakansi nitrogen (atau N-V), telah menarik banyak perhatian karena sifat magnet dan optiknya yang aneh. Namun keadaan kuantumnya yang rapuh mudah dirusak bahkan oleh interaksi kecil dengan dunia luar.

Spintronika

Dengan memakai sinyal-sinyal elektromagnetik presisi tinggi yang dirancang khusus, para ilmuan mampu melindungi keadaan kuantum acak sebuah spin, dan membuat spin tersebut ber evolusi seolah ia sepenuhnya tidak berinteraksi dengan dunia luar. Dengan jalan ini, para ilmuan mencapai peningkatan usia hidup spin kuantum 25 kali lipat pada suhu ruang. Ini demonstrasi pertama kalinya sebuah dekopel dinamik universal terealisasi pada satu spin kuantum keadaan padat tunggal.

“Interaksi spin yang tak terkendali dengan lingkungan merupakan kendala utama untuk menerapkan teknologi kuantum,” kata pemimpin kelompok eksperimen Belanda, profesor Ronald Hanson dari lembaga Nanosains Kavli di Delft. “Hasil kami menunjukkan kalau kendala ini dapat diatasi dengan pengendalian lanjut pada spin itu sendiri.”

“Menerapkan dekopel dinamik pada satu spin kuantum tunggal dalam keadaan padat pada suhu ruangan memang mengagumkan namun masih banyak yang harus dicapai. Saat ini, sebagian besar pengetahuan teoritis dan eksperimental kita terkumpul di masyarakat,” tambah Viatcheslav Dobrovitski, yang memimpin penelitian teoritis di Laboratorium Ames. “Kami menggunakan pengetahuan ini untuk merancang deretan sinyal kami, dan kerjasama antara teori dan eksperimen sangat membantu kami.”

Selain manfaatnya pada pemahaman dasar kita tentang mekanika kuantum, pencapaian tim ini membuka jalan menggunakan pusat pengotoran intan sebagai sensor magentik skala nano yang sangat sensitif dan berpotensi sebagai qubit untuk proses informasi kuantum berskala besar.

Sumber:

http://www.faktailmiah.com/2010/09/19/ilmuan-berhasil-memanipulasi-spin-sebuah-atom-tunggal.html