Mekaaniset syötteet tehostavat timanttikvanttianturien tiloja

Kalifornian yliopiston Santa Barbaran fyysikko Ania Bleszynski Jayich laboratorion uusin edistysaskel, "Spin-upotettu timanttioptomekaaninen resonaattori, jonka mekaaninen laatukerroin ylittää miljoonan", on julkaistu Optica - lehdessä.

Mekaaniset resonaattorit ovat yksinkertaisimpia tekniikoita. "Naputa virityshaarukkaa, ja se soi", sanoi Bleszynski Jayich.

Kvanttimaailmassa resonanssi syntyy sen sijaan fononeista, jotka viittaavat useiden atomien koordinoituun mekaaniseen herätteeseen.

Nyt tutkijat käyttävät mekaanisesti värähtelevää sädettä, jota kutsutaan timanttioptomekaaniseksi kiteeksi. Mekaanisen resonaattorin rinnalla on teletaajuusoptinen resonaattori, joka auttaa mekaanisen vapausasteen ohjaamisessa ja lukemisessa.

Minkä tahansa mekaanisen oskillaattorin laatu mitataan suurelta osin sen laatukertoimella (Q), joka viittaa siihen, kuinka monta kertaa se värähtelee ennen kuin energia haihtuu pois. Yhden miljoonan Q-kerroin on erittäin korkea, mutta käyttämällä 10 gigahertsin taajuuksia Bleszynski Jayichin laboratorion tutkijat rakensivat oskillaattorin, joka kierrättää signaaliaan 10 miljardia kertaa sekunnissa.

"Keskitymme mekaanisten resonaattoreiden toteuttamiseen kvanttiteknologioissa, ja sitä varten tarvitsemme korkean taajuuden", hän sanoi.

"On tärkeää, että meillä on erittäin korkean Q-arvon omaavia mekaanisia resonaattoreita, koska ne voivat tallentaa kvantti-informaatiota suhteellisen pitkään. Kvanttilaskennan, kvanttianturoinnin tai minkä tahansa mekaniikkaan liittyvän kvantti-informaation suorittaminen edellyttää, että informaatiota voidaan tallentaa tähän mekaaniseen vapausasteeseen mahdollisimman pitkään, esimerkiksi muistia tai muunninta varten."

Timantissa sijaitsevat typpivakanssikeskukset fluoresoivat valon virittämänä. Ne muodostavat pitkäikäisiä kvanttibittejä, jotka voivat aistia pieniä magneetti-, sähkö-, jännitys- tai lämpökenttiä.”

"Kehittyneet kvanttisensorit ja muut mahdolliset sovellukset vaativat näiden bittien olemassaoloa mutta myös vuorovaikutusta", hän jatkoi. "Laboratoriomme voi helposti valmistaa satoja tällaisia kubitteja kerrallaan, mutta yksi pitkän aikavälin tavoitteistamme on saada ne 'keskustelemaan' keskenään ja työskentelemään yhdessä ratkaistakseen jonkin laskennan tai aistimaan herkkyydellä, joka ylittää klassisesti mahdollisen."

Aiheesta aiemmin:

Timanttivirheitä pareittain

Timanttianturi havaitsee atomivirheitä reaaliaikaisesti