Kvantumafsløring er en topmoderne teknologi, der udnytter kvantesystemer på atomniveau til at måle elektromagnetiske felter og forskellige egenskaber som rotation, acceleration og afstand med utrolig præcision. Denne fremskridt inden for afsløring har potentialet til at revolutionere områder som billeddannelse af hjernen og flytrafikstyring.
En spændende udvikling inden for kvantumafsløring involverer brugen af mikroskopiske defekter inde i diamanter til at skabe qubits, de fundamentale byggesten i kvantum-enheder. Forskere fra MIT og andre institutioner har gjort betydelige fremskridt med at identificere og kontrollere flere af disse defekter, hvilket kunne føre til oprettelsen af større kvantumsystemer til mere følsom afsløring.
Teknikken udviklet af forskerne fokuserer på en specifik defekt i diamanter kaldet nitrogen-vacancy (NV) center. Ved hjælp af laserlys og mikrobølgepulser kan forskerne detektere og manipulere denne defekt. Men denne nye tilgang går ud over NV-centeret og udvider kontrollen til mørkere, usynlige defekter kendt som mørke spins.
For at opnå dette etablerer forskerne et netværk af forbundne spins, idet NV-centeret fungerer som det centrale spin. De forbinder NV-centeret til et nærliggende mørkt spin og bruger derefter dette mørke spin som en sonde til at lokalisere og kontrollere et fjernere spin, der ikke kan opdages direkte af NV-centeret. Denne proces kan gentages for at etablere længere kæder af kontrollerede spins.
Ved at bevæge sig ind i uudforsket territorium og tage risici har forskerne afsløret nye muligheder for fordelagtige qubits. Evnen til at kontrollere mørke spins udvider potentialet for kvantumregistre, som er samlinger af qubits, der forbedrer ydeevnen af kvantumfølere.
Forskerne anvender en teknik kaldet spin echo double resonance (SEDOR), der bruger mikrobølgepulser til selektivt at parre NV-centeret med nærliggende spins. De overfører polariseringen fra NV-centeret til forsøgspinnet i første lag gennem magnetisk interaktion, hvilket gør det muligt for dem at identificere et spin i andet lag. Ved at anvende præcise mikrobølgepulser lykkes de med at styre og overføre polariseringen langs kæden af spins.
Denne gennembrud muliggør ikke kun oprettelsen af større kvantumregistre med spins i højere lag, men afslører også tidligere uopdagede defekter. Forskernes optimerede protokol for præcise mikrobølgepulser sikrer stabiliteten i den eksperimentelle opsætning og minimerer forstyrrelser forårsaget af eksterne faktorer.
Mens vi fortsætter med at udforske det ukendte, bringer disse fremskridt inden for kvantumafsløring og kontrol os tættere på at udnytte det fulde potentiale af kvantumteknologier i forskellige anvendelser. Evnen til at manipulere mørke spins åbner nye veje for kvantumafsløring og baner vejen for endnu kraftigere kvantum-enheder.
Ofte stillede spørgsmål:
Hvad er kvantumafsløring?
Kvantumafsløring er en topmoderne teknologi, der bruger kvantesystemer på atomniveau til at måle elektromagnetiske felter og egenskaber med ekstraordinær præcision. Det har potentialet til at revolutionere områder som billeddannelse af hjernen og flytrafikstyring.
Hvad er betydningen af mikroskopiske defekter i diamanter?
Mikroskopiske defekter inde i diamanter, som nitrogen-vacancy (NV) centre, kan anvendes til at skabe qubits, byggestenene i kvantum-enheder. Forskere har gjort fremskridt med at identificere og kontrollere disse defekter, hvilket kunne muliggøre oprettelsen af større kvantumsystemer til mere avanceret afsløring.
Hvad er mørke spins?
Mørke spins er usynlige defekter i diamanter, der er forskellige fra NV-centrene. Forskere har udviklet en ny tilgang, der giver dem mulighed for at kontrollere og manipulere disse mørke spins. Ved at etablere et netværk af forbundne spins kan de finde og kontrollere fjerne spins, der ikke direkte kan detekteres af NV-centeret.
Hvilken teknik bruger forskerne til at kontrollere spins?
Forskerne anvender en teknik kaldet spin echo double resonance (SEDOR), der bruger mikrobølgepulser til selektivt at parre NV-centeret med nærliggende spins. Ved at overføre polariseringen langs kæden af spins gennem magnetisk interaktion kan de med succes kontrollere og manipulere spin.
Hvad er fordelene ved at kontrollere mørke spins?
Kontrol af mørke spins udvider potentialet for kvantumregistre, som er samlinger af qubits, der forbedrer ydeevnen af kvantumfølere. Dette gennembrud muliggør oprettelsen af større kvantumregistre med spins i højere lag og afslører tidligere uopdagede defekter, hvilket åbner nye veje for kvantumafsløring.
Nøgledefinitioner:
– Kvantumafsløring: En teknologi, der bruger kvantesystemer på atomniveau til at måle elektromagnetiske felter og egenskaber med høj præcision.
– Qubits: De fundamentale byggesten i kvantum-enheder.
– NV-center: En specifik defekt i diamanter kaldet nitrogen-vacancy center.
– Mørke spins: Usynlige defekter i diamanter, der adskiller sig fra NV-centrene.
– Kvantumregistre: Samlinger af qubits, der forbedrer ydeevnen af kvantumfølere.
– Spin echo double resonance (SEDOR): En teknik, der bruger mikrobølgepulser til at manipulere og kontrollere spins.
Foreslåede relaterede links:
MIT