IQT Journal Club: A Guide To Diamond Microscopy With Enhanced Imaging - Inside Quantum Technology

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Uusi Nature Science Advances -paperi tarkastelee kvanttivarastolaskentaa ja sen vaikutuksia laskentaprosesseihin. (PC IQT)

By Kenna Hughes-Castleberry julkaistu 24

IQT:n "Journal Club" on viikoittainen artikkelisarja, joka katkaisee tuoreen kvanttiteknologian tutkimuspaperin ja käsittelee sen vaikutuksia kvanttiekosysteemiin. Tässä artikkelissa sukeltamme timanttimikroskopiaan.

Kvanttiteknologian alalla uusi edistysaskel tekee aaltoja. Tutkijat ovat työskennelleet ainutlaatuisen timanttiominaisuuden, jota kutsutaan typpivakanssikeskuksiksi (NV) kanssa. Näillä mikroskooppisilla timanttivirheillä on yllättävä kyky: ne voivat havaita magneettikentät uskomattomalla tarkkuudella. Uudessa lehdessä, joka julkaistiin vuonna AVS kvanttitiede, Marylandin yliopiston tutkijat tutkivat näitä timantissa olevia keskuksia parantaakseen mikroskooppista kuvantamista.

Kvanttitimanttimikroskooppi: läpimurtotyökalu

Quantum Diamond Microscope (QDM) käyttää näitä NV-keskuksia luomaan kuvia magneettikentistä. Tämä ei ole mikä tahansa mikroskooppi. Se on uraauurtava työkalu, joka toimii kvanttitasolla ja pystyy kaappaamaan magneettisia yksityiskohtia, jotka ovat näkymättömiä perinteisille kuvantamismenetelmille. Siinä yhdistyvät korkearesoluutioinen näkymä suurelta alueelta ja herkkyys havaita erittäin hienovaraisia magneettisia signaaleja.

Tässä tutkimuksessa QDM:n kykyjen parantamiseksi tutkijat yhdistävät Ramseyn protokolla QDM:n kanssa. Ramsey-protokolla on hienostunut menetelmä, jota käytetään kvanttifysiikassa magneettikentän mittaamiseen tarkemmin. Yhdistämällä tämän timanttimikroskoopin kanssa tutkijat ovat parantaneet merkittävästi sen herkkyyttä ja tasaisuutta magneettisten signaalien sieppaamisessa.

Parannettu QDM voi nyt kuvata magneettikenttiä ennennäkemättömällä selkeydellä ja tarkkuudella. Tällä on valtavia vaikutuksia eri aloille – fysiikan materiaalien magneettisten ominaisuuksien ymmärtämisestä biotieteiden biologisten prosessien tutkimiseen. Tämä voisi esimerkiksi tarkoittaa parempaa näkemystä siitä, kuinka solut kommunikoivat sähköisesti lääketieteellinen tutkimus. Materiaalitieteessä se voi johtaa syvempään ymmärrykseen magneettisista materiaaleista, mikä saattaa vaikuttaa siihen, miten tallennamme tietoja tai tuotamme sähköä.

Tulevaisuus: Magneettisen kuvantamisen horisonttien laajentaminen

Kun siirrymme eteenpäin, tämän parannetun timanttimikroskooppitekniikan mahdolliset sovellukset ovat laajat. Tutkijat voisivat käyttää sitä tutkiakseen biomineralisaatioprosessia – kuinka elävät organismit tuottavat mineraaleja – tai tarkkaillakseen sähköisesti aktiivisten solujen, kuten hermosolujen ja lihasten, toimintaa reaaliajassa. Tämä voisi avata uusia ovia neurotieteessä ja auttaa meitä ymmärtämään aivojen monimutkaista toimintaa.

Kenna Hughes-Castleberry on Inside Quantum Technologyn toimitusjohtaja ja JILAn Science Communicator (kumppanuus Colorado Boulderin yliopiston ja NISTin välillä). Hänen kirjoitusalansa ovat syvätekniikka, kvanttilaskenta ja tekoäly. Hänen töitään on esitelty Scientific Americanissa, Discover Magazinessa, New Scientistissä, Ars Technicassa ja muissa.