研究核心突破 - 首次在实时条件下成功观测到单个原子核磁性自旋在不同量子态之间的翻转 [1] - 该成果被认为是实现原子尺度量子探测的重要进展 [1] 技术方法与原理 - 研究团队利用扫描隧道显微镜（STM）的原子级锐利探针，通过感知原子外围电子状态的变化，间接测量原子核自旋的量子态翻转 [1][5] - 该方法利用了电子自旋与核自旋之间的超精细相互作用，克服了STM无法直接探测核自旋的技术限制 [1][7] - 此次研究基于约十年前科学界首次利用STM跟踪单电子自旋的技术，并将其拓展至在时间维度上观测核自旋 [3] 实验细节与发现 - 实验在钛酸锶基底上选取具有核自旋特性的钛原子作为观测对象 [5] - 测量数据显示核自旋状态平均维持约5秒，而同一原子的电子自旋寿命仅为100纳秒 [7] - 研究人员在计算机屏幕上观察到信号实时切换，对应核自旋在量子态间的往复翻转 [7] 研究意义与评价 - 该研究标志着首次在原子尺度实现核自旋的单次读出 [7] - 项目负责人强调，这是任何新实验领域的第一步，即实现测量能力，而该研究已在原子尺度上实现了对核自旋的测量 [7] - 相关研究成果已于8月21日发表在《自然-通讯》期刊上 [7]