物理學家繞開「恩紹定理」限制，加速量子技術的發展

2020-10-30 科技領航人

薩塞克斯大學的一個由兩位物理學家組成的科學家小組找到了一種方法，可以繞開已有178年歷史的理論，這意味著他們可以有效地消除遠處的磁場。他們是第一個能夠以切實可行的方式做到這一點的人。

希望這項工作具有廣泛的應用。例如，患有神經系統疾病（例如阿爾茨海默氏病或帕金森氏病）的患者將來可能會獲得更準確的診斷。具有消除「嘈雜」外部磁場的能力，使用磁場掃描儀的醫生將能夠更準確地看到大腦中正在發生的事情。

《物理評論快報》上發表了「在無法接近的區域建立磁場」研究論文。這是蘇塞克斯大學的馬克·巴森（Mark Bason）博士和喬迪·普拉特（Jordi Prat-Camps），以及巴塞隆納自治大學和其他機構的羅莎·馬赫·巴特勒（Rosa Mach-Batlle）和努裡亞·德爾瓦勒（Nuria Del-Valle）之間的國際合作。

恩紹定理


1842年的「 恩紹定理」（恩紹定理指出點粒子集不能被穩定維持在僅由電荷的靜電相互作用構成的一個穩定靜止的力學平衡結構。）限制了塑造磁場的能力。研究小組能夠計算出一種創新的方法來繞開該理論，以有效消除其他可能使實驗讀數混亂的磁場。

實際上，他們通過創建一個由精心布置的電線組成的設備來實現這一目標。這會產生其他磁場，從而抵消了有害磁場的影響。多年來，科學家們一直在努力應對這一挑戰，但是現在，研究小組找到了一種解決這些問題領域的新策略。儘管在更高的頻率上已經實現了類似的效果，但這還是第一次在低頻和靜態場（例如生物頻率）上實現，這將釋放許多有用的應用程式。

這項工作的其他未來可能應用包括：

  • 量子技術和量子計算，其中來自外部磁場的「噪聲」會影響實驗讀數
  • 神經影像學，其中一種稱為「經顱磁刺激」的技術通過磁場激活大腦的不同區域。使用本文中的技術，醫生可能能夠更仔細地解決需要刺激的大腦區域。
  • 生物醫學，以更好地控制和操縱通過外部磁場在體內移動的納米機器人和磁性納米粒子。此開發的潛在應用包括改進的藥物輸送和磁熱療。

巴塞隆納大學論文的主要作者羅莎·馬赫·巴特勒（Rosa Mach-Batlle）博士說：「從一個基本的問題開始，即是否有可能在遠處創建磁源，我們提出了一個策略。我們相信，這種方法可以遠程控制磁場，這種策略對依賴無法進入區域磁場分布的技術可能產生重大影響，如人體內部。」

塞克斯大學數學與物理科學學院的馬克·巴森博士說：「我們發現了一種繞開恩紹定理的方法，這是許多人無法想像的。作為物理學家，這很令人興奮。但這是不僅是理論上的研究，因為我們的研究可能會帶來一些真正重要的應用：將來對運動神經元病患者進行更準確的診斷，例如，更好地了解痴呆症或加速量子技術的發展。」

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