Kwantumwaarneming is een baanbrekende technologie die gebruikmaakt van kwantumsystemen op atomaire schaal om elektromagnetische velden en verschillende eigenschappen zoals rotatie, versnelling en afstand met ongelooflijke precisie te meten. Deze vooruitgang in waarneming heeft het potentieel om vakgebieden zoals hersenafbeelding en luchtverkeersleiding ingrijpend te veranderen.
Een spannende ontwikkeling in kwantumwaarneming omvat het gebruik van microscopische defecten in diamanten om qubits te creëren, de fundamentele bouwstenen van kwantumapparaten. Onderzoekers aan het MIT en andere instellingen hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het identificeren en controleren van een groter aantal van deze defecten, wat zou kunnen leiden tot de creatie van grotere kwantumsystemen voor gevoeliger waarneming.
De techniek die door de onderzoekers is ontwikkeld, richt zich op een specifiek defect in diamanten dat een stikstof-vacature (NV) centrum wordt genoemd. Met behulp van laserlicht en microgolfpulsen kunnen wetenschappers dit defect detecteren en manipuleren. Deze nieuwe benadering gaat echter verder dan het NV-centrum en breidt de controle uit naar donkerdere, onzichtbare defecten die bekend staan als duistere spins.
Om dit te bereiken, stellen de onderzoekers een netwerk van verbonden spins vast, waarbij het NV-centrum de centrale spin is. Ze verbinden het NV-centrum met een nabijgelegen donkere spin en gebruiken vervolgens deze donkere spin als een sonde om een meer afgelegen spin te vinden en te controleren die niet direct kan worden gedetecteerd door het NV-centrum. Dit proces kan worden herhaald om langere ketens van gecontroleerde spins vast te stellen.
Door zich te wagen in onontgonnen gebieden en risico’s te nemen, hebben de onderzoekers nieuwe mogelijkheden ontdekt voor gunstige qubits. Het vermogen om duistere spins te controleren breidt het potentieel van kwantumregisters uit, collecties van qubits die de prestaties van kwantumsensoren verbeteren.
De onderzoekers maken gebruik van een techniek genaamd ‘spin echo double resonance’ (SEDOR), waarbij microgolfpulsen worden gebruikt om het NV-centrum selectief te paren met nabijgelegen spins. Ze overdragen de polarisatie van het NV-centrum naar de spin in de eerste laag via magnetische interactie, waardoor ze een spin in de tweede laag kunnen identificeren. Door precieze microgolfpulsen toe te passen, kunnen ze de polarisatie succesvol controleren en overdragen langs de keten van spins.
Deze doorbraak maakt niet alleen de constructie van grotere kwantumregisters met spins in hogere lagen mogelijk, maar ontdekt ook eerder onbekende defecten. Het geoptimaliseerde protocol van de onderzoekers voor nauwkeurige microgolfpulsen zorgt voor de stabiliteit van de experimentele opstelling en minimaliseert verstoringen veroorzaakt door externe factoren.
Terwijl we het onbekende blijven verkennen, brengen deze vooruitgangen in kwantumwaarneming en -controle ons dichter bij het benutten van het volledige potentieel van kwantumtechnologieën in verschillende toepassingen. Het vermogen om duistere spins te manipuleren opent nieuwe mogelijkheden voor kwantumwaarneming en baant de weg voor nog krachtigere kwantumapparaten.
Veelgestelde vragen:
Wat is kwantumwaarneming?
Kwantumwaarneming is een geavanceerde technologie die gebruikmaakt van kwantumsystemen op atomaire schaal om elektromagnetische velden en eigenschappen zoals rotatie, versnelling en afstand met uitzonderlijke precisie te meten. Het heeft het potentieel om vakgebieden zoals hersenafbeelding en luchtverkeersleiding te revolutioneren.
Wat is het belang van microscopische defecten in diamanten?
Microscopische defecten in diamanten, zoals stikstof-vacature (NV) centra, kunnen worden gebruikt om qubits te creëren, de bouwstenen van kwantumapparaten. Onderzoekers hebben vooruitgang geboekt bij het identificeren en controleren van deze defecten, wat de creatie van grotere kwantumsystemen voor meer geavanceerde waarneming mogelijk zou kunnen maken.
Wat zijn duistere spins?
Duistere spins zijn onzichtbare defecten in diamanten die verschillen van de NV-centra. Onderzoekers hebben een nieuwe benadering ontwikkeld waarmee ze deze duistere spins kunnen controleren en manipuleren. Door een netwerk van verbonden spins vast te stellen, kunnen ze verre spins lokaliseren en controleren die niet direct kunnen worden gedetecteerd door het NV-centrum.
Welke techniek gebruiken de onderzoekers om de spins te controleren?
De onderzoekers maken gebruik van een techniek genaamd ‘spin echo double resonance’ (SEDOR), waarbij microgolfpulsen worden gebruikt om het NV-centrum selectief te paren met nabijgelegen spins. Door polarisatie langs de keten van spins over te dragen via magnetische interactie, kunnen ze de spins succesvol controleren en manipuleren.
Wat zijn de voordelen van het controleren van duistere spins?
Het controleren van duistere spins breidt het potentieel van kwantumregisters uit, collecties van qubits die de prestaties van kwantumsensoren verbeteren. Deze doorbraak maakt de constructie van grotere kwantumregisters met spins in hogere lagen mogelijk en ontdekt eerder onbekende defecten, waardoor nieuwe mogelijkheden voor kwantumwaarneming worden geopend.
Belangrijke definities:
– Kwantumwaarneming: Een technologie die gebruikmaakt van kwantsystemen op atomaire schaal om elektromagnetische velden en eigenschappen met hoge precisie te meten.
– Qubits: De fundamentele bouwstenen van kwantumapparaten.
– NV-centrum: Een specifiek defect in diamanten dat een stikstof-vacaturecentrum wordt genoemd.
– Duistere spins: Onzichtbare defecten in diamanten die verschillen van de NV-centra.
– Kwantumregisters: Collecties van qubits die de prestaties van kwantumsensoren verbeteren.
– Spin echo double resonance (SEDOR): Een techniek die microgolfpulsen gebruikt om spins te manipuleren en te controleren.
Suggesties voor gerelateerde links:
MIT
The source of the article is from the blog oinegro.com.br