Kvantumsensing er en toppmoderne teknologi som bruker atom-skala kvantumsystemer til å måle elektromagnetiske felt og forskjellige egenskaper som rotasjon, akselerasjon og avstand med utrolig presisjon. Denne fremskrittet innen sensing har potensial til å revolusjonere områder som hjerneskanning og flytrafikkontroll.
En spennende utvikling innen kvantumsensing involverer bruk av mikroskopiske defekter inne i diamanter for å skape qubits, de fundamentale byggesteinene i kvantumsenheter. Forskere ved MIT og andre institusjoner har gjort betydelig fremgang med å identifisere og kontrollere et større antall av disse defektene, som kan føre til skapelsen av større kvantumsystemer for mer følsom sensing.
Teknikken utviklet av forskerne fokuserer på en spesifikk defekt i diamanter kalt nitrogen-vacancy (NV) senter. Ved å bruke laserlys og mikrobølgepulser kan forskerne oppdage og manipulere denne defekten. Men denne nye tilnærmingen går utover NV-senteret og utvider kontrollen til mørkere, usynlige defekter kjent som mørke spinn.
For å oppnå dette etablerer forskerne et nettverk av tilkoblede spinn, der NV-senteret er sentralspinnet. De kobler NV-senteret til en nærliggende mørk spin og bruker deretter denne mørke spinnen som en sonde for å lokalisere og kontrollere en mer fjerntliggende spin som ikke kan oppdages direkte av NV-senteret. Denne prosessen kan gjentas for å etablere lengre kjeder av kontrollerte spinn.
Ved å utforske ukjente områder og ta risiko har forskerne avdekket nye muligheter for fordelaktige qubits. Evnen til å kontrollere mørke spinn utvider potensialet til kvantumsregistre, som er samlinger av qubits som forbedrer ytelsen til kvantumsensorer.
Forskerne bruker en teknikk som kalles spinnekkodobbel resonans (SEDOR), som bruker mikrobølgepulser til å selektivt pare NV-senteret med nærliggende spinn. De overfører polarisasjonen fra NV-senteret til spinnet i første lag gjennom magnetisk interaksjon, slik at de kan identifisere en spin i andre lag. Ved å bruke presise mikrobølgepulser lykkes de med å kontrollere og overføre polarisasjonen langs kjeden av spinn.
Denne gjennombruddet muliggjør ikke bare konstruksjon av større kvantumsregistre med høyere lag av spinn, men avdekker også tidligere ukjente defekter. Forskernes optimaliserte protokoll for presise mikrobølgepulser sikrer stabiliteten til eksperimentoppsettet og minimerer forstyrrelser forårsaket av eksterne faktorer.
I det vi fortsetter å utforske det ukjente, bringer disse fremskrittene innen kvantumsensing og kontroll oss nærmere utnyttelsen av det fulle potensialet til kvantumsteknologier i ulike bruksområder. Evnen til å manipulere mørke spinn åpner nye veier for kvantumsensing og legger grunnlaget for enda kraftigere kvantumsenheter.
Ofte stilte spørsmål:
Hva er kvantumsensing?
Kvantumsensing er en toppmoderne teknologi som bruker atom-skala kvantumsystemer til å måle elektromagnetiske felt og egenskaper som rotasjon, akselerasjon og avstand med eksepsjonell presisjon. Den har potensial til å revolusjonere områder som hjerneskanning og flytrafikkontroll.
Hva er betydningen av mikroskopiske defekter i diamanter?
Mikroskopiske defekter i diamanter, som nitrogen-vacancy (NV) sentre, kan utnyttes til å skape qubits, byggesteinene i kvantumsenheter. Forskere har gjort fremskritt med å identifisere og kontrollere disse defektene, som kan muliggjøre skapelsen av større kvantumsystemer for mer avansert sensing.
Hva er mørke spinn?
Mørke spinn er usynlige defekter i diamanter som er forskjellige fra NV-sentrene. Forskere har utviklet en ny tilnærming som gjør det mulig å kontrollere og manipulere disse mørke spinnene. Ved å etablere et nettverk av tilkoblede spinn kan de lokalisere og kontrollere fjerne spinn som ikke kan oppdages direkte av NV-senteret.
Hvilken teknikk bruker forskerne for å kontrollere spinnet?
Forskerne bruker en teknikk som kalles spinnekkodobbel resonans (SEDOR), som bruker mikrobølgepulser til å selektivt pare NV-senteret med nærliggende spinn. Ved å overføre polarisasjonen langs kjeden av spinn gjennom magnetisk interaksjon, kan de kontrollere og manipulere spinnene.
Hva er fordelene med å kontrollere mørke spinn?
Kontroll av mørke spinn utvider potensialet til kvantumsregistre, som er samlinger av qubits som forbedrer ytelsen til kvantumsensorer. Dette gjennombruddet muliggjør konstruksjon av større kvantumsregistre med høyere lag av spinn og avdekker tidligere ukjente defekter, som åpner nye veier for kvantumsensing.
Nøkkeldefinisjoner:
– Kvantumsensing: En teknologi som bruker atom-skala kvantumsystemer til å måle elektromagnetiske felt og egenskaper med høy presisjon.
– Qubits: De fundamentale byggesteinene i kvantumsenheter.
– NV-senter: En spesifikk defekt i diamanter kalt nitrogen-vacancy senter.
– Mørke spinn: Usynlige defekter i diamanter som er forskjellige fra NV-sentrene.
– Kvantumsregistre: Samlinger av qubits som forbedrer ytelsen til kvantumsensorer.
– Spinnekkodobbel resonans (SEDOR): En teknikk som bruker mikrobølgepulser til å manipulere og kontrollere spinn.
Foreslåtte relaterte lenker:
MIT
The source of the article is from the blog kunsthuisoaleer.nl