A kvantum érzékelés egy olyan csúcstechnológia, amely az atomméretű kvantumrendszerek használatával elektromágneses mezőket és különféle tulajdonságokat, mint például forgás, gyorsulás és távolság, rendkívüli pontossággal mér. Ez az érzékelési fejlesztés forradalmasíthatja a területeket, mint a agyi képalkotás és a légi forgalomirányítás.
Az izgalmas fejlemény a kvantum érzékelés területén a mikroszkopikus gyémánt hibáinak használata a kvantum eszközök alapvető építőeleme, a kubit létrehozásához. A MIT és más intézmények kutatói jelentős haladást értek el a hibák azonosításában és irányításában, amelyek lehetővé tehetik nagyobb kvantumrendszerek létrehozását a érzékenyebb érzékelés érdekében.
A kutatók által kidolgozott technika a gyémántokban található egy konkrét hibára, a nitrogén-vakanciára (NV) koncentrál. A tudósok lézerfényt és mikrohullám-impulzusokat használva érzékelhetik és manipulálhatják ezt a hibát. Azonban ez az új megközelítés túlmutat a NV központon és kiterjeszti az irányítást a sötétebb, láthatatlan hibákra, amelyeket sötét forgásoknak neveznek.
Ennek elérése érdekében a kutatók olyan kapcsolódó forgások hálózatát hozzák létre, amelyeket az NV központ kezdő forgása képvisel. Összekötik az NV központot egy közeli sötét forgással, majd ezt a sötét forgást használják egy sonda létrehozásához, amely segítségével megtalálhatják és irányíthatják a távolabbi forgást, amelyet az NV központ nem képes közvetlenül érzékelni. Ezt a folyamatot ismételhetik, hogy hosszabb irányított forgások láncolatát hozzanak létre.
Az új lehetőségek felkutatása és a kockázatvállalás révén a kutatók előnyös kubitok új lehetőségeit fedezték fel. A sötét forgások irányításának képessége kibővíti a kvantum regiszterek potenciálját, amelyek a kubitok gyűjteményei, amelyek javítják a kvantum érzékelők teljesítményét.
A kutatók használnak egy „spin-echo double resonance” (SEDOR) nevű technikát, amely mikrohullám-impulzusokat használ az NV központ és a közeli forgások szelektív párosítására. A polarizációt átvitelük a NV központtól az első réteg forgásnak mágneses kölcsönhatáson keresztül történik, amely lehetővé teszi a második réteg forgás meghatározását. Pontos mikrohullám-impulzusok alkalmazásával sikeresen irányítják és átvitetik a polarizációt a forgások láncolatán.
Ez az áttörés nem csak lehetővé teszi nagyobb kvantum regiszterek létrehozását nagyobb réteg forgásokkal, hanem felfedez korábban ismeretlen hibákat is. A kutatók optimalizált protokollja a pontos mikrohullám-impulzusokra biztosítja a kísérleti berendezés stabilitását és minimalizálja a külső tényezők által okozott zavarokat.
Ahogy továbbra is felfedezzük az ismeretleneket, ezek a kvantum érzékelés és irányítás területén elért fejlesztések egyre közelebb visznek bennünket a kvantum technológiák teljes potenciáljának kiaknázásához különböző alkalmazásokban. A sötét forgások manipulálásának képessége új lehetőségeket nyit a kvantum érzékelés számára, és az utat is készíti még erőteljesebb kvantumeszközök felé.
Gyakran ismételt kérdések (GYIK):
Mi az a kvantum érzékelés?
A kvantum érzékelés egy olyan csúcstechnológia, amely az atomméretű kvantumrendszereket használja a különféle tulajdonságok, például az elektromágneses mezők, a forgás, a gyorsulás és a távolság rendkívül pontos mérésére. Ez képes lehet forradalmasítani területeket, mint például az agyi képalkotás és a légiforgalmi irányítás.
Milyen jelentősége van a gyémánt mikroszkopikus hibáinak?
A gyémántokban található mikroszkopikus hibák, például a nitrogén-vakanciák (NV központok), a kvantumeszközök építőelemeinek létrehozására használhatók. Kutatók előrehaladást értek el ezeknek a hibáknak azonosításában és irányításában, amely lehetővé teheti nagyobb kvantumrendszerek létrehozását fejlettebb érzékelés érdekében.
Mi a sötét forgás?
A sötét forgások láthatatlan hibák a gyémántokban, amelyek különböznek az NV központoktól. A kutatók kidolgoztak egy újszerű megközelítést, amely lehetővé teszi ezen sötét forgások irányítását és manipulálását. Egy kapcsolódó forgás hálózatát hozzák létre, amelynek központi eleme az NV központ, és ennek segítségével megtalálják és irányítják a közvetlenül az NV központ által nem érzékelt távoli forgást.
Milyen technikát használnak a kutatók a forgások irányításához?
A kutatók olyan technikát használnak, amelyet „spin echo double resonance” (SEDOR) néven emlegetnek, és mikrohullám-impulzusokat használ a NV központ szelektív párosításához a közeli forgásokkal. A polarizáció átvitele a forgások láncolatán keresztül mágneses kölcsönhatással történik, és a forgások sikeresen irányíthatók és manipulálhatók.
Mi a sötét forgások irányításának előnye?
A sötét forgások irányítása kibővíti a kvantum regiszterek potenciálját, amelyek a kubitok gyűjteményei, és javítják a kvantum érzékelők teljesítményét. Ez az áttörés lehetővé teszi a nagyobb kvantum regiszterek létrehozását magasabb réteg forgásokkal, és az eddig felfedezetlen hibákat is felfedi, új lehetőségeket nyitva meg a kvantum érzékelés számára.
Kulcsfontosságú definíciók:
– Kvantum érzékelés: olyan technológia, amely az atomméretű kvantumrendszereket használja elektromágneses mezők és tulajdonságok rendkívül pontos mérésére.
– Kubit: A kvantumeszközök alapvető építőelemei.
– NV központ: Egy különleges hiba a gyémántokban, amit nitrogén-vakanciának (NV) neveznek.
– Sötét forgások: Láthatatlan hibák a gyémántokban, nem kifejezetten az NV központok.
– Kvantum regiszterek: Kubitok gyűjteményei, amelyek javítják a kvantum érzékelők teljesítményét.
– Spin echo double resonance (SEDOR): Mikrohullám-impulzusokat használó technika a forgások irányítására és manipulálására.
Javasolt további linkek:
MIT
The source of the article is from the blog tvbzorg.com