Точность алмазной огранки: Университет Иллинойса разработает алмазные датчики для нейтронных экспериментов и квантовой информатики

Переиздано Платоном

Читают: 0

Главная > Нажмите > Точность огранки алмазов: Университет штата Иллинойс разрабатывает алмазные датчики для нейтронных экспериментов и квантовой информатики

Художественная визуализация иллюстрирует азотно-вакансионный алмазный сенсор, который будет разрабатывать группа Бека. Внутренние линии сетки представляют собой путь лазерного луча внутри алмаза — входящий луч (более толстая красная линия) неоднократно отражается внутри алмазного датчика, пока не встретит срезанный угол, где выходит (более тонкая красная линия). Изображение Ясмин Стил для Illinois Physics ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ Инженерный колледж Грейнджера в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн

Абстрактные:
Группа ядерной физики в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейне ищет доказательства новой физики в нейтронах, электрически нейтральных частицах, которые удерживают атомные ядра вместе с взаимодействием, называемым сильным взаимодействием. Преподаватели и исследователи участвуют в эксперименте nEDM в Окриджской национальной лаборатории, в ходе которого будет измеряться электрический дипольный момент нейтрона — свойство, позволяющее нейтронам взаимодействовать с электрическими полями, несмотря на их нейтральность. Точное измерение будет ограничивать теории, расширяющие текущую стандартную модель физики элементарных частиц. Чтобы достичь этого, исследователи должны точно измерить тонкие изменения в очень сильных электрических полях.

Точность огранки алмазов: Иллинойский университет разработает алмазные датчики для нейтронных экспериментов и квантовой информатики

Урбана, Иллинойс | Опубликовано 14 апреля 2023 г.

Профессор физики Дуглас Бек получил грант Министерства энергетики на разработку сенсоров на основе азотно-вакансионного алмаза — материала, квантовые свойства которого при низких температурах делают его необычайно чувствительным к электрическим полям. Его исследовательская группа показала, что материал может измерять сильные электрические поля, и награда позволит исследователям создать датчики, готовые к использованию в эксперименте nEDM. Кроме того, квантовые свойства материала делают его многообещающим кандидатом для квантовой информатики. Исследователи также изучат эти потенциальные приложения.

Бек объяснил, что химически добавленные азотные вакансии, или NV, примеси придают алмазу необычную чувствительность к электрическому полю. «Эти примеси представляют собой области с дополнительным атомом азота и дыркой [или вакансией] там, где обычно должны быть атомы углерода», — сказал он. «Когда материал охлаждается до температуры менее 20 градусов выше абсолютного нуля, примеси образуют квантовую систему, реагирующую на электрические поля. Это довольно необычная характеристика, потому что не многие системы реагируют на электрические поля, и это делает бриллиант NV особенным».

Систему NV можно сделать еще более чувствительной, если ее подготовить в определенном квантовом состоянии. Вместо того, чтобы позволить системе оставаться в самом низком энергетическом состоянии после ее охлаждения, исследователи формируют квантовую суперпозицию самых низких и следующих за ними самых низких энергетических состояний, называемых темным состоянием, названным так потому, что оно не взаимодействует со светом. «В некотором смысле это название означает, что он невосприимчив к взаимодействию с окружающей средой», — сказал Бек. «Поскольку он долгоживущий, у него очень четко определенная энергия, которая очень точно говорит нам, насколько велико электрическое поле».

Группа Бека продемонстрировала, что это явление позволяет NV Diamond измерять сильные электрические поля, а награда позволит исследователям разработать на его основе надежные и надежные датчики. Это будет включать в себя упаковку датчиков в блоки, которые легко подключаются к лазерам, используемым для управления ими, и минимизируют эффекты фонового шума. По словам Бека, они также изучают квантовую технику, называемую динамической развязкой, которая позволит им эффективно устранять последствия экспериментальных несовершенств. Это сделало бы и без того точные измерения электрического поля еще более точными.

Другой целью исследования является изучение предложений по использованию алмаза NV в квантовой информатике. Длительное время жизни темного состояния и устойчивость к шуму окружающей среды делают его многообещающей платформой для квантового восприятия и квантовой памяти. Многие такие приложения зависят от помещения квантовых систем в сжатые состояния, обладающие минимальной неопределенностью, допускаемой принципом Гейзенберга. Было несколько предложений по созданию сжатых состояний в алмазе NV, и группа Бека рассмотрит их возможности.

Эта работа будет поддержана в размере 650,000 XNUMX долларов США в течение трех лет, предоставленных инициативой Quantum Horizons в рамках программы ядерной физики Министерства энергетики.

####

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, нажмите здесь

Контактная информация:
Кассандра Смит
Инженерный колледж Грейнджера Иллинойсского университета

Авторское право © Инженерный колледж Грейнджера Иллинойского университета

Если у вас есть комментарий, пожалуйста Контакты нас.

Издатели новостных выпусков, а не 7th Wave, Inc. или Nanotechnology Now, несут единоличную ответственность за точность содержания.

Закладка: