Ученые: виноград повышает производительность квантовых датчиков
Ученые из Университета Маккуори узнали, что простой виноград из супермаркета способен изменить к лучшему характеристики квантовых устройств. Новое исследование показало, что несколько ягод создают сильные локализованные очаги магнитного поля микроволн, которые используются в квантовых сенсорных приложениях. Открытие ученых поможет разработать более компактные и экономичные квантовые устройства, пишет Phys.org.
Эксперты использовали специализированные наноалмазы, содержащие азотно-вакансионные центры — дефекты атомного масштаба, которые действуют как квантовые датчики. Эти дефекты придают алмазам цвет, а еще ведут себя как крошечные магниты и могут обнаруживать магнитные поля.
«Чистые алмазы бесцветны, но когда определенные атомы заменяют атомы углерода, они могут образовывать так называемые «дефектные» центры с оптическими свойствами», — объясняет соавтор исследования доктор Сарат Раман Наир, преподаватель квантовой технологии в Университете Маккуори.
Команда ученых поместила свой квантовый датчик — алмаз, содержащий особые атомы, — на кончик тонкого стекловолокна, расположив его между двумя виноградинами. Пропуская зеленый лазерный луч через волокно, эксперты смогли заставить атомы светиться красным. Яркость красного свечения свидетельствовала о силе микроволнового поля вокруг винограда.
Размер и форма виноградин оказались решающими для успеха эксперимента. Длина каждой ягоды составила около 27 миллиметров — столько требуется для концентрации микроволновой энергии на нужной частоте алмазного квантового датчика. Обычно для этой цели используется сапфир. Ученые предположили, что вода может работать еще лучше. Виноград с тонкой кожицей в основном состоит из воды, поэтому решили использовать его.
«Вода лучше сапфира концентрирует микроволновую энергию, но она менее стабильна и теряет больше энергии в процессе. Эти проблемы нам предстоит решить», — уточняют авторы исследования. Они экспериментируют не только с виноградом. Ученые разрабатывают более надежные материалы, которые могли бы использовать уникальные свойства воды, приближая нас к моменту создания более эффективных квантовых устройств.
Ранее физики впервые в истории описали геометрию квантов.
