Medición de la interacción magnética entre dos electrones unidos de dos iones separados

Área de la Ciencia:

• La física cuántica es la física cuántica.
• La física atómica es la física atómica.
• El entrelazamiento cuántico.

Sus antecedentes:

• Los electrones poseen dipolos magnéticos intrínsecos debido a su espín.
• Las interacciones magnéticas entre espines son fundamentales pero difíciles de medir a escala atómica.
• Estudios anteriores se centraron en las interacciones de espín de electrones-núcleos o de múltiples electrones.

Objetivo del estudio:

• Para medir la interacción magnética entre dos electrones de valencia del estado fundamental de los iones de estroncio.
• Para investigar la dependencia de distancia de esta interacción magnética.
• Para generar y verificar el entrelazamiento de espín entre los dos electrones.

Principales métodos:

• Co-atrapando dos iones de estroncio en una trampa eléctrica de Paul.
• Separación iónica que varía de 2.18 a 2.76 micrómetros.
• Medición de interacciones magnéticas débiles en la escala de millihertz en medio de un alto ruido magnético utilizando un subespacio libre de decoherencia.

Principales resultados:

• Se midió con éxito la interacción magnética entre los dos electrones.
• Se observó una dependencia de distancia de d(-3.0(4)), consistente con la ley inversa del cubo.
• Enredo de espín generado y verificado con un testigo de enredo de swap de -0.16.

Conclusiones:

• La interacción magnética entre dos espines electrónicos puede medirse incluso en presencia de un ruido magnético sustancial.
• La dependencia de distancia observada confirma las predicciones teóricas de las interacciones entre dipolos magnéticos.
• El experimento demuestra un método para generar entrelazamiento cuántico entre electrones en iones atrapados.