Tre hold finder en måde at måle frekvenser med langt bedre præcision end tidligere teknikker

(Phys.org) - Tre teams, der arbejder uafhængigt, har fundet en næsten identisk måde at øge opløsningen af ​​kvantemagnetiske sensorer på, muliggøre frekvensmålinger med langt højere præcision end tidligere teknikker. To hold, et med ETH Zürich, den anden baseret på Ulm University i Tyskland, har offentliggjort deres resultater i tidsskriftet Videnskab . Det tredje team, der arbejder på Harvard, har endnu ikke offentliggjort deres resultater, selvom de har uploadet en kopi af deres papir til arXiv fortryksserver. Andrew Jordan med University of Rochester i USA har udgivet et perspektivstykke i samme Videnskab problem, der skitserer teamets arbejde og noterer sig "flere uafhængige opdagelser, "som er interessant i sig selv.

Kvantemåling er blevet et vigtigt redskab for fysikere - den måler frekvenser i en lang række applikationer. Men som det er blevet bemærket, fordi det skal interagere med miljøet, der sker nedbrydning. I denne nye indsats, alle tre hold fandt den samme måde at øge nøjagtigheden af ​​en sådan sansning ved hjælp af et klassisk ur.

Forbedringen indebar måling af en kvantekvbit ved at studere defekter i nitrogen -ledige pladser (NV'er) i en diamant - sådanne ledige stillinger har en magnetisk fjeder, hvilket gør dem følsomme over for et magnetfelt. I denne nye indsats, forskerne fra de tre teams isolerede NV'erne, giver dem mulighed for at måle og manipulere dem. De identificerede et middel til at forbedre NV's reaktion på et magnetfelt, førte alle tre hold til at forbedre deres resultater ved at foretage gentagne målinger på forskellige tidspunkter og samtidig holde styr på, hvor lang tid der var gået - takket være et eksternt ur for at holde målingerne synkroniseret. Dette gav mulighed for at indsamle mere frekvensinformation og dermed forbedre nøjagtigheden. Forskerne rapporterer forbedringer på ni størrelsesordener i forhold til tidligere metoder.

Holdet i Tyskland tog deres arbejde videre ved at bruge deres måleteknik til at udføre NMR -spektroskopi på en lille prøve af polybuten og opdagede et problem - molekylerne diffunderede forbi NV -centrene, forhindrer forbedret opløsning. Men som det viste sig, Harvard -teamet fandt på en løsning på det samme problem - at få teknikken til at arbejde på grupper af NV -centre i den samme diamant.

© 2017 Phys.org