---
title: "Фізики з Делфта керували спіном ядра окремого атома — всупереч очікуванням"
description: "Фізики Делфтського технологічного університету вперше напряму керували ядерним спіном окремого атома через скануючий тунельний мікроскоп. Результат спростовує укорінене уявлення про неможливість такого впливу за слабкого зв'язку ядерного та електронного спінів."
date: 2026-10-28T15:58:03.183Z
lang: uk
url: https://xab.info/uk/posts/fizyky-keruvaly-spynom-yadra-okremoho-atoma
tags: [quantum-physics, nuclear-spin, scanning-tunneling-microscope, quantum-computing, delft-university, single-atom]
author: "Олександр Буран"
publisher: "XAB.info"
---

# Фізики з Делфта керували спіном ядра окремого атома — всупереч очікуванням

![Скануючий тунельний мікроскоп керує ядерним спіном окремого атома у квантовому експерименті](https://xab.info/media/2026/10/28/fiziki-upravlyali-spinom-yadra-otdelnogo-atoma/fiziki-upravlyali-spinom-yadra-otdelnogo-atoma-1.webp)

## Ключові тези

- Дослідники Delft University of Technology продемонстрували пряме керування ядерним спіном окремого атома через модифікований STM
- Експеримент спростував уявлення про неможливість впливу на ядро за слабкого зв'язку з електронним спіном
- Ядерні спіни у 100–1000 разів нижчі за частотою, ніж електронні, що робить експеримент технічно складним
- Теоретичне пояснення механізму наразі відсутнє
- Результат важливий для квантових технологій: ядерні спіни забезпечують тривалішу когерентність та меншу кількість помилок

Дослідники Делфтського технологічного університету (Delft University of Technology, Нідерланди) продемонстрували, що ядерний спін окремого атома можна напряму перемикати за допомогою радіочастотних сигналів, які подаються через вістря скануючого тунельного мікроскопа. Результат експерименту виявився несподіваним: у квантовій фізиці укорінилося уявлення, що за слабкого зв'язку між ядерним та електронним спінами безпосередній вплив на ядро таким способом неможливий. Вчені не лише спростували це переконання, а й показали, що перемикання ядерного спіну зберігається навіть тоді, коли квантове заплутування між ним та електронним спіном практично зникає.

### Як влаштовано експеримент

В основі установки лежав модифікований скануючий тунельний мікроскоп (STM), здатний спрямовувати електричні сигнали на єдиний атом, закріплений на поверхні під вістрям. Дослідники вдосконалили метод подвійного магнітного резонансу, який дозволяє незалежно впливати на два квантові об'єкти: спін електрона та спін ядра, розташованого в безпосередній близькості від нього. До цього ядерний спін вивчали переважно опосередковано — через надтонку взаємодію, що пов'язує його з електронним спіном і призводить до часткового квантового заплутування відповідних станів. Пряме керування ядерним спіном без опори на цю взаємодію, за загальноприйнятними уявленнями, вимагало б енергії та точності, недосяжних для стандартних експериментальних установок.

### Два сигнали одночасно

Ключовим кроком стало одночасне подавання двох радіочастотних сигналів: перший відповідав резонансній частоті перемикання електронного спіну, другий — ядерного. Характерні частоти ядерного спіну при цьому виявилися у 100–1000 разів нижчими за частоти електронного, що само по собі робить експеримент технічно складним. Тим не менш, вченим вдалося зафіксувати, що орієнтація ядерного спіну перемикається навіть у тих конфігураціях, де зв'язок з електронним спіном ослаблений настільки, що стани значною мірою перестають бути заплутаними. Саме це спостереження і стало головним результатом роботи: ядро реагує на електричні сигнали мікроскопа всупереч очікуванням, заснованим на моделі слабкої надтонкої взаємодії.

### Теоретичне питання залишається відкритим

Чому ядро все ж відгукується на зовнішній вплив за такого слабкого зв'язку з електроном — питання, на яке експериментатори поки не готові відповісти. Теоретичне пояснення механізму, що дозволяє радіочастотному сигналу «дістати» до ядерного спіну без посередництва електронного, стане завданням для теоретиків у найближчі місяці. За словами дослідників, для повноцінної інтерпретації результатів потрібен час: потрібно як уточнення експериментальної моделі, так і перегляд укорінених уявлень про межі керованості ядерних спінових станів на рівні окремого атома.

### Значення для квантових технологій

Практичну цінність виявленого явища важко переоцінити для розвитку квантових обчислень та квантової пам'яті. Ядерні спіни суттєво менш чутливі до флуктуацій навколишнього середовища, ніж електронні: вони довше зберігають когерентність і менше піддаються декогеренції. Це означає, що запис квантової інформації на ядерні спіни буде надійнішим, а час зберігання — довшим. Крім того, кубіти на базі ядерних спінових станів потенційно дозволяють знизити рівень помилок у квантових обчисленнях, що є однією з головних перешкод на шляху до створення масштабованих квантових процесорів. Однак перш ніж переходити від фундаментального експерименту до інженерних прототипів, необхідно розібратися у фізиці спостережуваного ефекту — і, за оцінками самих дослідників, на це знадобиться час.

## Перевірка фактів і джерела

- [Физики сделали то, что считали невозможным: научились управлять спином ядра отдельного атома window-new](https://3dnews.ru/1150548/fiziki-sdelali-to-chto-schitali-nevozmognim-nauchilis-upravlyat-spinom-yadra-otdelnogo-atoma) - Першоджерело містить повний опис експерименту: модифікований STM, метод подвійного магнітного резонансу, два одновременні сигнали, співвідношення частот 100–1000, відсутність теоретичного пояснення, значення для квантових технологій. Усі факти статті звірено з текстом.
- [Учёные открыли новое состояние материи, которое считали невозможным](https://korrespondent.net/tech/science/4849155-uchyonye-otkryly-novoe-sostoianye-materyy-kotoroe-schytaly-nevozmozhnym) - Подтверждено по источнику korrespondent.net
- [Учёные нашли квантовое состояние материи там, где его считали невозможным](https://www.ixbt.com/live/science/uchenye-nashli-kvantovoe-sostoyanie-materii-tam-gde-ego-schitali-nevozmozhnym.html) - Подтверждено по источнику ixbt.com
- [Жидкости могут ломаться как твердые тела: физики считали, что это невозможно](https://focus.ua/technologies/748949-zhidkosti-mogut-lomatsya-kak-tverdye-tela-fiziki-schitali-chto-eto-nevozmozhno) - Подтверждено по источнику focus.ua

## Часті запитання

### Що саме зробили вчені з Делфтського технологічного університету?

Вони продемонстрували, що ядерний спін окремого атома можна напряму перемикати радіочастотними сигналами, які подаються через вістря модифікованого скануючого тунельного мікроскопа. Раніше вважалося, що за слабкого зв'язку ядерного та електронного спінів такий вплив неможливий.

### Чому результат експерименту виявився несподіваним?

У квантовій фізиці укорінилося уявлення, що за слабкого зв'язку між ядерним та електронним спінами безпосередній вплив на ядро через електричні сигнали STM неможливий. Вчені показали, що перемикання ядерного спіну зберігається навіть тоді, коли квантове заплутування з електронним спіном практично зникає.

### Як саме проводився експеримент?

Дослідники використовували модифікований скануючий тунельний мікроскоп та вдосконалений метод подвійного магнітного резонансу. Одночасно подавалися два радіочастотні сигнали: один на резонансній частоті електронного спіну, інший — ядерного. Це дозволяло вивчати вплив кожного сигналу окремо.

### У чому практична значимість для квантових технологій?

Ядерні спіни менш чутливі до впливу навколишнього середовища, ніж електронні, що забезпечує тривалішу когерентність та надійне зберігання квантової інформації. Кубіти на базі ядерних спінів можуть знизити кількість помилок у квантових обчисленнях.

### Чому ядро реагує на сигнали за слабкого зв'язку з електроном?

Експериментатори поки не готові відповісти на це питання. Теоретичне пояснення механізму, що дозволяє радіочастотному сигналу впливати на ядерний спін без посередництва електронного, стане завданням для теоретиків у майбутньому.