Kuantum teknolojilerinin temelini oluşturan nükleer spinler, hassas ölçümler ve sensör uygulamalarında kritik rol oynuyor. Ancak bu sistemlerin düşük sıcaklıklardaki performansını sınırlayan önemli bir sorun var: nükleer spinlerin rahatlanma süreleri (T₁) kriojenik koşullarda aşırı uzun hale geliyor.
Yeni araştırmada bilim insanları, bu soruna optik bir çözüm geliştirdi. PbTiO₃ ve PMN-PT gibi kurşun içeren ferroelektrik kristallerde bulunan ²⁰⁷Pb nükleer spin topluluklarının rahatlanma sürelerini ışık kullanarak kontrol etmeyi başardılar.
10 Kelvin sıcaklıkta gerçekleştirilen deneylerde, araştırmacılar 405 nanometre dalga boyundaki mor ışığı kristallere yöneltti. Bu ışınlama, malzeme içinde paramaganetik merkezler oluşturdu. X-band elektron paramaganetik rezonans spektroskopisi kullanılarak yapılan analizler, PbTiO₃'te Pb³⁺ merkezlerinin, PMN-PT'de ise hem Pb³⁺ hem de Ti³⁺ merkezlerinin oluştuğunu ortaya koydu.
Bu paramaganetik merkezler, yakınlarındaki nükleer spinlerle hiperfin etkileşim kurarak rahatlanma dinamiklerini etkiliyor. Böylece spin topluluklarının rahatlanma süreleri optik olarak ayarlanabiliyor.
Bu breakthrough, kuantum sensörler ve hassas ölçüm teknolojilerinin geliştirilmesinde yeni olanaklar sunuyor. Özellikle düşük sıcaklıklarda çalışan kuantum cihazlarının performansının artırılmasında önemli bir adım teşkil ediyor.