Presisi Potongan Berlian: Universitas Illinois Akan Mengembangkan Sensor Berlian Untuk Eksperimen Neutron Dan Ilmu Informasi Kuantum

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Beranda > Tekan > Presisi pemotongan berlian: Universitas Illinois akan mengembangkan sensor berlian untuk eksperimen neutron dan ilmu informasi kuantum

Rendering artis mengilustrasikan sensor berlian kekosongan nitrogen yang akan dikembangkan oleh kelompok Beck. Garis kisi internal mewakili jalur sinar laser di dalam berlian—sinar yang masuk (garis merah yang lebih tebal) berulang kali dipantulkan di dalam sensor berlian hingga bertemu dengan sudut potong di mana sinar tersebut muncul (garis merah yang lebih tipis). Gambar oleh Yasmine Steele untuk Illinois Physics KREDIT Grainger College of Engineering di University of Illinois Urbana-Champaign

Abstrak:
Kelompok fisika nuklir di Universitas Illinois Urbana-Champaign sedang mencari bukti fisika baru pada neutron, partikel netral secara elektrik yang menyatukan inti atom melalui interaksi yang disebut gaya kuat. Fakultas dan peneliti berpartisipasi dalam eksperimen nEDM di Laboratorium Nasional Oak Ridge yang akan mengukur momen dipol listrik neutron, sebuah properti yang memungkinkan neutron berinteraksi dengan medan listrik meskipun netral. Pengukuran yang tepat akan membatasi teori yang memperluas model standar fisika partikel saat ini. Untuk mencapai hal ini, para peneliti harus secara akurat mengukur perubahan halus dalam medan listrik yang sangat kuat.

Presisi potongan berlian: University of Illinois untuk mengembangkan sensor berlian untuk eksperimen neutron dan ilmu informasi kuantum

Urbana, Illinois | Diposting pada 14 April 2023

Profesor Fisika Douglas Beck telah dianugerahi hibah dari Departemen Energi untuk mengembangkan sensor berdasarkan berlian kekosongan nitrogen, bahan yang sifat kuantumnya pada suhu rendah membuatnya sangat sensitif terhadap medan listrik. Kelompok risetnya telah menunjukkan bahwa material tersebut dapat mengukur medan listrik yang kuat, dan penghargaan tersebut akan memungkinkan para peneliti untuk membuat sensor yang siap digunakan dalam eksperimen nEDM. Selain itu, sifat kuantum material menjadikannya kandidat yang menjanjikan untuk ilmu informasi kuantum. Para peneliti juga akan mengeksplorasi penerapan potensial ini.

Beck menjelaskan bahwa kekosongan nitrogen, atau NV, pengotor yang ditambahkan secara kimia memberikan sensitivitas medan listrik yang tidak biasa pada berlian. “Pengotor ini adalah daerah dengan atom nitrogen ekstra dan lubang [atau kekosongan] di mana atom karbon biasanya berada,” katanya. “Ketika material didinginkan hingga kurang dari 20 derajat di atas nol mutlak, pengotor membentuk sistem kuantum yang merespons medan listrik. Ini merupakan karakteristik yang tidak biasa karena tidak banyak sistem yang merespons medan listrik, dan hal ini menjadikan berlian NV istimewa.”

Sistem NV dapat dibuat lebih sensitif ketika dipersiapkan dalam keadaan kuantum tertentu. Alih-alih membiarkan sistem tetap berada pada keadaan energi terendah setelah didinginkan, para peneliti membentuk superposisi kuantum dari keadaan energi terendah dan terendah berikutnya yang disebut keadaan gelap, dinamakan demikian karena tidak berinteraksi dengan cahaya. “Dalam arti tertentu, nama tersebut dimaksudkan untuk menunjukkan bahwa ia kebal terhadap interaksi dengan lingkungan,” kata Beck. “Karena berumur panjang, ia mempunyai energi yang sangat tajam dan secara akurat memberi tahu kita seberapa besar medan listriknya.”

Kelompok Beck telah menunjukkan bahwa fenomena ini memungkinkan berlian NV mengukur medan listrik yang kuat, dan penghargaan ini akan memungkinkan para peneliti untuk mengembangkan sensor yang andal dan kuat berdasarkan medan listrik tersebut. Hal ini akan melibatkan pengemasan sensor ke dalam unit yang mudah terhubung dengan laser yang digunakan untuk mengendalikannya dan meminimalkan efek kebisingan di latar belakang. Mereka juga sedang menyelidiki teknik kuantum yang disebut decoupling dinamis yang memungkinkan mereka membalikkan efek ketidaksempurnaan eksperimental secara efektif, menurut Beck. Hal ini akan membuat pengukuran medan listrik yang sudah presisi menjadi lebih akurat.

Tujuan lain dari penelitian ini adalah untuk mengeksplorasi proposal penggunaan berlian NV dalam ilmu informasi kuantum. Masa hidup dark state yang panjang dan ketahanannya terhadap kebisingan lingkungan menjadikannya platform yang menjanjikan untuk penginderaan kuantum dan memori kuantum. Banyak penerapan seperti itu bergantung pada penempatan sistem kuantum dalam keadaan terjepit yang memiliki ketidakpastian minimum yang diizinkan oleh prinsip Heisenberg. Ada beberapa proposal untuk menciptakan keadaan terjepit pada berlian NV, dan kelompok Beck akan mensurvei kelayakannya.

Pekerjaan ini akan didukung dengan $650,000 selama tiga tahun yang diberikan oleh inisiatif Quantum Horizons dalam program Fisika Nuklir Departemen Energi.

####

Untuk informasi lebih lanjut, silakan klik di sini

Kontak:
Cassandra Smith
Fakultas Teknik Universitas Illinois Grainger

Hak Cipta © Fakultas Teknik Universitas Illinois Grainger

Jika Anda punya komentar, silakan Kontak kita.

Penerbit rilis berita, bukan 7th Wave, Inc. atau Nanotechnology Now, semata-mata bertanggung jawab atas keakuratan konten.

Bookmark: