據(jù)報(bào)道，中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在零磁場(chǎng)核磁共振方面取得重要進(jìn)展，這一成果有望推動(dòng)零磁場(chǎng)核磁共振在生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)以及基礎(chǔ)物理領(lǐng)域中的應(yīng)用。

中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室彭新華教授課題組與德國(guó)、加拿大科研機(jī)構(gòu)合作，首次實(shí)現(xiàn)了零磁場(chǎng)核自旋體系的普適量子控制，并發(fā)展了用于評(píng)估量子控制和量子態(tài)的方法，相關(guān)研究成果日前發(fā)表在著名國(guó)際期刊《科學(xué)進(jìn)展》上。

零磁場(chǎng)核磁共振是一個(gè)正在快速發(fā)展的新領(lǐng)域，具有許多突出的優(yōu)勢(shì)，例如消除了傳統(tǒng)核磁共振對(duì)超導(dǎo)磁體的依賴性、高分辨率譜學(xué)、豐富的自旋動(dòng)力學(xué)等。然而，零磁場(chǎng)核磁共振面臨多方面的困難：首先，在零磁場(chǎng)下，傳統(tǒng)核磁共振的感應(yīng)探測(cè)方法完全失效，探測(cè)零磁場(chǎng)核磁共振信號(hào)非常困難；其次，零磁場(chǎng)核磁共振由于不同的核自旋的拉莫進(jìn)動(dòng)頻率為零，因此無(wú)法使用選擇性脈沖進(jìn)行操控，如何實(shí)現(xiàn)普適的量子控制是亟須解決的難題。

課題組利用精心設(shè)計(jì)的組合脈沖實(shí)現(xiàn)了原子核自旋的單比特門和多比特門，首次實(shí)現(xiàn)了零磁場(chǎng)核磁共振的普適量子控制，同時(shí)發(fā)展了評(píng)估量子控制保真度的方法。對(duì)量子控制的質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)估，操控保真度高達(dá)99%。基于該工作發(fā)展的量子控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同自旋之間相互作用的選擇性測(cè)量，而選擇出的反對(duì)稱性自旋相互作用可以用于檢驗(yàn)分子的宇稱不守恒規(guī)律。該工作提供了將零磁場(chǎng)核磁共振應(yīng)用于基礎(chǔ)物理研究的