Timanttivirheitä pareittain

Princetonin yliopiston tutkijat ovat nyt kehittäneet timanttipohjaisen kvanttianturin, joka paljastaa runsaasti uutta tietoa magneettisista ilmiöistä atomien hilojen tasolla.

Taustalla olevia timanttipohjaisia tunnistusmenetelmiä on kehitetty puoli vuosikymmentä. Mutta tutkimusartikkelissa tiimi raportoi noin 40 kertaa suuremmasta herkkyydestä kuin aiemmat tekniikat.

Tyypillisesti timanttiantureita käsitellään yksittäisinä pisteinä avaruudessa.

Nyt Nathalie de Leon ja hänen tiiminsä rakensivat järjestelmän, jossa kaksi timanttivikaa istutetaan erittäin lähelle toisiaan, jolloin viat voivat vuorovaikuttaa kvanttimekaanisilla tavoilla, jotka tutkijoiden yllätykseksi tekivät koko järjestelmästä paljon kyvykkäämmän.

Muut tekniikat, joilla yritetään saada tätä tietoa, ovat rajoittuneet huolellisesti rakennettuihin atomiryhmiin, eivätkä todellisiin materiaaleihin, Philip Kim sanoo. Uusi tekniikka antaa tiedemiehille mahdollisuuden tutkia oikeita materiaaleja suoraan. ”Siinä kohtaa merkitys korostuu.”

Kvanttilomittuminen paljastaa signaaleja kohinassa

Vaikka kvanttilomittuminen on yleensä ongelma insinööreille, Jared Rovny löysi tavan hyödyntää lomittumista resurssina merkittävän kvanttiedun saavuttamiseksi hyvin pienin lisäkustannuksin.

Kontrolloimalla tarkasti molekyylin energiamäärää sen törmätessä timanttiin, tutkijat voivat hallita typpiatomien tunkeutumissyvyyttä. Tässä tapauksessa he poraavat muutaman kymmenen hiiliatomin ohi ja pysähtyvät noin 20 nanometrin syvyyteen pinnan alapuolelle, noin 10 nanometrin päähän toisistaan. Tämä erittäin pieni etäisyys mahdollistaa kahden atomin vuorovaikutuksen tavoilla, jotka aiheuttavat kvanttilomittumisen.

Kun nämä kaksi typpiatomia lomittuvat toisiinsa, niiden elektronit alkavat toimia lukitusaskeleessa. Toisen mittaus paljastaa täysin korreloivan mittauksen toisessa. Koska ne edustavat edelleen erillisiä pisteitä, kuten kahta silmää, lomittuneet anturit voivat kolmiomitata signaaleja kohinan vaihteluista ja tehokkaasti kohdistaa ne kohinan lähteeseen.

Tällä kokoluokka-alueella, atomitason ja näkyvän valon aallonpituuden välillä, de Leon sanoi, että tiedemiehet haluavat mitata aiemmin näkymättömiä suureita, kuten kuinka pitkälle elektroni kulkee materiaalin läpi ennen kuin se kimpoaa toisesta hiukkasesta, tai magneettisten pyörteiden kehittymistä, joita esiintyy suprajohtavissa materiaaleissa erityisolosuhteissa.

Aiheesta aiemmin:

Timanttianturi havaitsee atomivirheitä reaaliaikaisesti

Timanttivika vääntää palkkia

Timanteista kvanttisimulaattoreita