Diamond Cut Precision: Illinoisin yliopisto kehittää timanttiantureita neutronikokeiluun ja kvanttitietotieteeseen

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Koti > lehdistö > Timanttileikkauksen tarkkuus: Illinoisin yliopisto kehittää timanttiantureita neutronikokeisiin ja kvanttitietotieteeseen

Taiteilijan renderöinti havainnollistaa Beck-ryhmän kehittämää typpivacancy-timanttianturia. Sisäiset ruudukkoviivat edustavat laservalon reittiä timantin sisällä – tuleva säde (paksumpi punainen viiva) heijastuu toistuvasti timanttitunnistimessa, kunnes se kohtaa leikatun kulman, josta se tulee esiin (ohuempi punainen viiva). Kuva Yasmine Steele Illinois Physics CREDIT Grainger College of Engineering University of Illinois Urbana-Champaign

Tiivistelmä:
Illinoisin yliopiston Urbana-Champaignin ydinfysiikkaryhmä etsii todisteita uudesta fysiikasta neutroneista, sähköisesti neutraaleista hiukkasista, jotka pitävät atomin ytimiä yhdessä vuorovaikutuksen kanssa, jota kutsutaan vahvaksi voimaksi. Tiedekunta ja tutkijat osallistuvat Oak Ridge National Laboratoryn nEDM-kokeeseen, jossa mitataan neutronin sähköistä dipolimomenttia, ominaisuutta, jonka avulla neutronit voivat olla vuorovaikutuksessa sähkökenttien kanssa neutraalisuudestaan huolimatta. Tarkka mittaus rajoittaa teorioita, jotka laajentavat nykyistä hiukkasfysiikan standardimallia. Tämän saavuttamiseksi tutkijoiden on mitattava tarkasti hienovaraisia muutoksia erittäin vahvoissa sähkökentissä.

Timanttileikkauksen tarkkuus: Illinoisin yliopisto kehittää timanttiantureita neutronikokeisiin ja kvanttitietotieteeseen

Urbana, IL | Julkaistu 14. huhtikuuta 2023

Fysiikan professori Douglas Beck on saanut energialaitokselta apurahan kehittää antureita, jotka perustuvat typpivakanssitimanttiin, materiaaliin, jonka kvanttiominaisuudet matalissa lämpötiloissa tekevät siitä epätavallisen herkän sähkökentille. Hänen tutkimusryhmänsä on osoittanut, että materiaali pystyy mittaamaan voimakkaita sähkökenttiä, ja palkinnon ansiosta tutkijat voivat rakentaa antureita, jotka ovat valmiita käytettäväksi nEDM-kokeessa. Lisäksi materiaalin kvanttiominaisuudet tekevät siitä lupaavan ehdokkaan kvanttitietotieteelle. Tutkijat selvittävät myös näitä mahdollisia sovelluksia.

Beck selitti, että kemiallisesti lisätyt typen vapaat epäpuhtaudet eli NV-epäpuhtaudet antavat timantille epätavallisen sähkökentän herkkyyden. "Nämä epäpuhtaudet ovat alueita, joissa on ylimääräinen typpiatomi ja aukko [tai tyhjä tila], jossa hiiliatomit normaalisti olisivat", hän sanoi. ”Kun materiaali jäähdytetään alle 20 asteeseen absoluuttisen nollan yläpuolelle, epäpuhtaudet muodostavat kvanttijärjestelmän, joka reagoi sähkökenttiin. Tämä on melko epätavallinen ominaisuus, koska monet järjestelmät eivät reagoi sähkökenttiin, mikä tekee NV-timantista erityisen."

NV-järjestelmä voidaan tehdä vielä herkemmäksi, kun se valmistetaan tietyssä kvanttitilassa. Sen sijaan, että antaisivat järjestelmän pysyä alimmassa energiatilassaan sen jäähtymisen jälkeen, tutkijat muodostavat alimman ja seuraavaksi alhaisimman energian tilojen kvanttisuperpositiota, jota kutsutaan pimeäksi tilaksi, joka on nimetty siksi, että se ei ole vuorovaikutuksessa valon kanssa. "Tietyllä tavalla nimen on tarkoitus viitata siihen, että se on immuuni vuorovaikutuksille ympäristön kanssa", Beck sanoi. "Koska se on pitkäikäinen, sillä on erittäin jyrkästi määritelty energia, joka kertoo hyvin tarkasti, kuinka suuri sähkökenttä on."

Beckin ryhmä on osoittanut, että tämän ilmiön ansiosta NV-timantti pystyy mittaamaan voimakkaita sähkökenttiä, ja palkinnon ansiosta tutkijat voivat kehittää luotettavia ja kestäviä antureita sen pohjalta. Tämä sisältää anturien pakkaamisen yksiköihin, jotka ovat helposti yhteydessä niitä ohjaaviin lasereihin ja minimoivat taustamelun vaikutukset. Beckin mukaan he tutkivat myös kvanttitekniikkaa, jota kutsutaan dynaamiseksi erotukseksi, jonka avulla he voivat tehokkaasti kumota kokeellisten epätäydellisyyksien vaikutukset. Tämä tekisi jo ennestään tarkat sähkökenttämittaukset entistä tarkemmiksi.

Tutkimuksen toinen tavoite on selvittää ehdotuksia NV-timantin käyttämiseksi kvanttitietotieteessä. Pimeän tilan pitkä käyttöikä ja sietokyky ympäristömelua vastaan tekevät siitä lupaavan alustan kvanttitunnistukseen ja kvanttimuistiin. Monet tällaiset sovellukset ovat riippuvaisia kvanttijärjestelmien sijoittamisesta puristettuihin tiloihin, joissa on Heisenbergin periaatteen sallima pienin epävarmuus. On tehty useita ehdotuksia puristettujen tilojen luomiseksi NV-timanttiin, ja Beckin ryhmä selvittelee niiden toteutettavuutta.

Tätä työtä tuetaan 650,000 XNUMX dollarilla kolmen vuoden aikana, ja se myönnetään Quantum Horizons -aloitteesta energiaministeriön ydinfysiikan ohjelmassa.

####

Saat lisätietoja napsauttamalla tätä

Yhteydet:
Cassandra Smith
Illinoisin yliopiston Graingerin tekniikan korkeakoulu

Jos sinulla on kommentteja, kiitos Ota yhteyttä meille.

Lehdistötiedotteiden liikkeeseenlaskijat, eivät 7th Wave, Inc. tai Nanotechnology Now, ovat yksin vastuussa sisällön oikeellisuudesta.

Kirjanmerkki: