Teemantlõike täpsus: Illinoisi Ülikool arendab teemantandureid neutronikatsete ja kvantinfoteaduse jaoks

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Avaleht > press > Teemantlõike täpsus: Illinoisi ülikool töötab välja teemantandureid neutronkatsete ja kvantinfoteaduse jaoks

Kunstniku renderdus illustreerib lämmastikuvaba teemantandurit, mille Becki grupp arendab. Sisemised ruudustiku jooned tähistavad laservalguse teekonda teemandis – sissetulev kiir (paksem punane joon) peegeldub korduvalt teemantanduri sees, kuni see puutub kokku lõigatud nurgaga, kust see väljub (peenem punane joon). Pildi autor Yasmine Steele Illinoisi füüsika KREDIT Illinoisi ülikooli Graingeri tehnikakolledž Urbana-Champaign

Artist’s rendering illustrates the nitrogen-vacancy diamond sensor the Beck group will develop. The internal grid lines represent the path of laser light within the diamond—the incoming beam (thicker red line) is repeatedly reflected within the diamond sensor until it encounters the cut corner where it emerges (the thinner red line). Image by Yasmine Steele for Illinois Physics CREDIT
The Grainger College of Engineering at the University of Illinois Urbana-Champaign

Abstraktne:
Illinoisi Urbana-Champaigni ülikooli tuumafüüsika rühm otsib tõendeid uue füüsika kohta neutronites, elektriliselt neutraalsetes osakestes, mis hoiavad koos aatomituumasid koos vastasmõjuga, mida nimetatakse tugevaks jõuks. Õppejõud ja teadlased osalevad nEDM-i eksperimendis Oak Ridge'i riiklikus laboris, mis mõõdab neutroni elektrilist dipoolmomenti – omadust, mis võimaldab neutronitel elektriväljadega suhelda hoolimata nende neutraalsusest. Täpne mõõtmine piirab teooriaid, mis laiendavad praegust osakeste füüsika standardmudelit. Selle saavutamiseks peavad teadlased täpselt mõõtma peeneid muutusi väga tugevates elektriväljades.

Teemantlõike täpsus: Illinoisi ülikool töötab välja teemantandureid neutronkatsete ja kvantinfoteaduse jaoks

Urbana, IL | Postitatud 14. aprillil 2023

Füüsikaprofessor Douglas Beck on saanud energeetikaosakonnalt stipendiumi, et töötada välja andureid, mis põhinevad lämmastikuvaba teemandil – materjalil, mille kvantomadused madalatel temperatuuridel muudavad selle elektriväljade suhtes ebatavaliselt tundlikuks. Tema uurimisrühm on näidanud, et materjal suudab mõõta tugevaid elektrivälju ja auhind võimaldab teadlastel konstrueerida nEDM-eksperimendis kasutamiseks valmis andureid. Lisaks muudavad materjali kvantomadused sellest paljulubava kandidaadi kvantinfoteaduse alal. Teadlased uurivad ka neid potentsiaalseid rakendusi.

Beck selgitas, et keemiliselt lisatud lämmastiku vakantsus ehk NV lisandid annavad teemandile ebatavalise elektrivälja tundlikkuse. "Need lisandid on piirkonnad, kus on ekstra lämmastikuaatom ja auk [või vaba koht], kus süsinikuaatomid tavaliselt oleksid," ütles ta. «Kui materjal jahutatakse alla 20 kraadi üle absoluutse nulli, moodustavad lisandid kvantsüsteemi, mis reageerib elektriväljadele. See on üsna ebatavaline omadus, kuna paljud süsteemid ei reageeri elektriväljadele ja see muudab NV teemandi eriliseks.

NV-süsteemi saab muuta veelgi tundlikumaks, kui see on ette valmistatud konkreetses kvantolekus. Selle asemel, et lasta süsteemil pärast jahutamist oma madalaima energiaga olekusse jääda, moodustavad teadlased madalaima ja järgmise madalaima energiaga olekute kvantsuperpositsiooni, mida nimetatakse pimedaks olekuks, mida nimetatakse seetõttu, et see ei suhtle valgusega. "Mõnes mõttes on nimi mõeldud viitama sellele, et see on keskkonnaga suhtlemise suhtes immuunne, " ütles Beck. "Kuna see on pikaealine, on sellel väga teravalt määratletud energia, mis ütleb meile väga täpselt, kui suur on elektriväli."

Becki rühm on näidanud, et see nähtus võimaldab NV teemandil mõõta tugevaid elektrivälju ning auhind võimaldab teadlastel selle põhjal välja töötada usaldusväärseid ja vastupidavaid andureid. See hõlmab andurite pakkimist üksustesse, mis on hõlpsasti ühendatud nende juhtimiseks kasutatavate laseritega ja minimeerivad taustmüra mõju. Becki sõnul uurivad nad ka kvanttehnikat, mida nimetatakse dünaamiliseks lahtisidumiseks, mis võimaldaks neil tõhusalt ümber pöörata eksperimentaalsete puuduste mõju. See muudaks niigi täpsed elektrivälja mõõtmised veelgi täpsemaks.

Uuringu teine eesmärk on uurida ettepanekuid NV teemandi kasutamiseks kvantinfoteaduses. Pimeda oleku pikk eluiga ja vastupidavus keskkonnamürale muudavad selle paljulubavaks platvormiks kvantanduri ja kvantmälu jaoks. Paljud sellised rakendused sõltuvad kvantsüsteemide paigutamisest kokkusurutud olekutesse, millel on Heisenbergi põhimõttega lubatud minimaalne määramatus. NV teemandis pigistatud olekute loomiseks on tehtud mitmeid ettepanekuid ja Becki rühm uurib nende teostatavust.

Seda tööd toetatakse 650,000 XNUMX dollariga kolme aasta jooksul, mille annab Quantum Horizons algatus energeetikaosakonna tuumafüüsika programmis.

####

Lisateabe saamiseks klõpsake nuppu siin

Kontaktid:
Cassandra Smith
Illinoisi ülikooli Graingeri tehnikakolledž

Autoriõigus © Illinoisi ülikooli Graingeri tehnikakolledž

Kui teil on kommentaar, palun Saada sõnum meile.

Sisu täpsuse eest vastutavad ainuüksi uudisteväljaannete väljaandjad, mitte 7th Wave, Inc. või Nanotechnology Now.

Järjehoidja: