Et nyt spin i diamanter til kvanteteknologier

(PhysOrg.com) -- For at udforske det fremtidige potentiale for diamanter i kvanteenheder, forskere fra Macquarie University har samarbejdet med University of Stuttgart og University of Ulm i Tyskland om at udvikle nye sensorer baseret på den almindelige defekt fundet i diamantstrukturen kendt som nitrogen-vacancy (NV) center.

Disse sensorer måler svage magnetiske og elektriske felter på nanoskala og vil blive vigtige i den fremtidige udvikling af kvanteinformationsenheder og elektriske og magnetiske sensorer.

"NV-centret er et gunstigt system til kvanteteknik og måleteknikker, som vi håber at udnytte, ” siger professor Jason Twamley.

Kendt for deres holdbarhed og strukturelle styrke, diamanter er blevet brugt i forskellige moderne mekaniske industrier gennem årene. Forskere er først nu lige begyndt at udforske nogle af egenskaberne i diamanter, der kan være nyttige i den næste generation af kvanteenheder.

Det har været underforstået i nogen tid, at nitrogen-tomgang i diamanter rummer enorme muligheder for kvanteteknologier, men nu for første gang, forskere har været i stand til at gøre betydelige fremskridt med at forbedre sensorernes følsomhed og høje dynamiske rækkevidde ved hjælp af et enkelt elektronspin i et NV-center. Den teoretiske protokol blev udviklet af Macquarie kandidatstuderende Ressa Said og blev derefter eksperimentelt implementeret af det tyske team baseret i Stuttgart og Ulm, primært af ph.d.-studerende Gerarld Waldherr fra Stuttgart.

"Vi har demonstreret forbedret magnetfeltføling og nøjagtighed. Dette vil blive endnu vigtigere for fremtidig forskning i kvanteteknik og måleteknikker, ” siger Twamley.

Læs hele papiret 'Højdynamisk rækkevidde magnetometri med et enkelt nuklear spin i diamant' udgivet af Natur nanoteknologi .