Diamond Cut Precision: University Of Illinois To Develop Diamond Sensors For Neutron Experiment And Quantum Information Science

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Ana Sayfa > Basın > Elmas kesim hassasiyeti: Illinois Üniversitesi, nötron deneyi ve kuantum bilgi bilimi için elmas sensörleri geliştirecek

Sanatçının çizimi, Beck grubunun geliştireceği nitrojen-boşluk elmas sensörünü göstermektedir. Dahili ızgara çizgileri, lazer ışığının elmas içindeki yolunu temsil eder; gelen ışın (daha kalın kırmızı çizgi), ortaya çıktığı kesik köşeyle (daha ince kırmızı çizgi) karşılaşıncaya kadar elmas sensörü içinde tekrar tekrar yansıtılır. Resim: Yasmine Steele, Illinois Fizik KREDİSİ için Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi Grainger Mühendislik Fakültesi

Özet:
Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi'ndeki nükleer fizik grubu, atom çekirdeklerini güçlü kuvvet adı verilen bir etkileşimle bir arada tutan elektriksel açıdan nötr parçacıklar olan nötronlarda yeni fizik kanıtları arıyor. Fakülte ve araştırmacılar, nötronların nötr olmalarına rağmen elektrik alanlarıyla etkileşime girmesine izin veren bir özellik olan nötronun elektrik dipol momentini ölçecek olan Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki nEDM deneyine katılıyorlar. Kesin bir ölçüm, parçacık fiziğinin mevcut standart modelini genişleten teorileri kısıtlayacaktır. Bunu başarmak için araştırmacıların çok güçlü elektrik alanlarındaki ince değişiklikleri doğru bir şekilde ölçmesi gerekiyor.

Elmas kesim hassasiyeti: Illinois Üniversitesi, nötron deneyi ve kuantum bilgi bilimi için elmas sensörler geliştirecek

Urbana, IL | 14 Nisan 2023'te yayınlandı

Fizik Profesörü Douglas Beck, düşük sıcaklıklardaki kuantum özellikleri onu elektrik alanlarına alışılmadık derecede duyarlı hale getiren bir malzeme olan nitrojen boşluğu elmasına dayalı sensörler geliştirmek için Enerji Bakanlığı'ndan bir hibe aldı. Araştırma grubu, malzemenin güçlü elektrik alanlarını ölçebildiğini gösterdi ve ödül, araştırmacıların nEDM deneyinde kullanıma hazır sensörler oluşturmasına olanak tanıyacak. Ayrıca malzemenin kuantum özellikleri onu kuantum bilgi bilimi için umut verici bir aday haline getiriyor. Araştırmacılar ayrıca bu potansiyel uygulamaları da keşfedecekler.

Beck, kimyasal olarak eklenen nitrojen boşluğunun veya NV safsızlıklarının, elmasa olağandışı elektrik alanı duyarlılığı verdiğini açıkladı. "Bu safsızlıklar, ekstra bir nitrojen atomuna ve normalde karbon atomlarının bulunacağı bir deliğe (veya boşluğa) sahip bölgelerdir" dedi. "Malzeme mutlak sıfırın üzerinde 20 dereceden daha az bir sıcaklığa soğutulduğunda, yabancı maddeler elektrik alanlarına tepki veren bir kuantum sistemi oluşturur. Bu oldukça sıra dışı bir özellik çünkü pek çok sistem elektrik alanlarına tepki vermiyor ve bu da NV elmasını özel kılıyor."

NV sistemi belirli bir kuantum durumunda hazırlandığında daha da hassas hale getirilebilir. Araştırmacılar, sistemin soğuduktan sonra en düşük enerji durumunda kalmasına izin vermek yerine, karanlık durum adı verilen en düşük ve bir sonraki en düşük enerji durumlarının kuantum süperpozisyonu oluşturuyor; bu durum ışıkla etkileşime girmediği için bu şekilde adlandırılıyor. Beck, "Bir bakıma bu isim, çevreyle olan etkileşimlere karşı bağışıklığı olduğunu öne sürüyor" dedi. "Uzun ömürlü olduğu için, bize elektrik alanının ne kadar büyük olduğunu çok doğru bir şekilde söyleyen, çok net tanımlanmış bir enerjiye sahip."

Beck'in grubu, bu fenomenin NV elmasın güçlü elektrik alanlarını ölçmesine olanak sağladığını gösterdi ve ödül, araştırmacıların buna dayalı güvenilir, sağlam sensörler geliştirmesine olanak tanıyacak. Bu, sensörlerin, onları kontrol etmek ve arka plan gürültüsünün etkilerini en aza indirmek için kullanılan lazerlere kolayca bağlanan birimler halinde paketlenmesini içerecektir. Beck'e göre aynı zamanda deneysel kusurların etkilerini etkili bir şekilde tersine çevirmelerine olanak tanıyan dinamik ayrıştırma adı verilen bir kuantum tekniğini de araştırıyorlar. Bu, zaten hassas olan elektrik alanı ölçümlerini daha da doğru hale getirecektir.

Araştırmanın bir diğer amacı ise NV elmasının kuantum bilgi biliminde kullanılmasına yönelik önerileri araştırmaktır. Karanlık durumun uzun ömrü ve çevresel gürültüye karşı dayanıklılığı, onu kuantum algılama ve kuantum hafızası için umut verici bir platform haline getiriyor. Bu tür uygulamaların çoğu, kuantum sistemlerinin Heisenberg ilkesinin izin verdiği minimum belirsizliğe sahip sıkıştırılmış durumlara yerleştirilmesine bağlıdır. NV elmasta sıkıştırılmış durumların yaratılmasına yönelik çeşitli öneriler var ve Beck'in grubu bunların fizibilitelerini araştıracak.

Bu çalışma, Enerji Bakanlığı'nın Nükleer Fizik programındaki Quantum Horizons girişimi tarafından üç yıl boyunca verilecek 650,000 $ ile desteklenecek.

####

Daha fazla bilgi için lütfen tıklayın okuyun

İletişim:
Cassandra Smith
Illinois Üniversitesi Grainger Mühendislik Fakültesi

Telif Hakkı © Illinois Üniversitesi Grainger Mühendislik Fakültesi

Bir yorumunuz varsa, lütfen İletişim bize.

7th Wave, Inc. veya Nanotechnology Now değil, haber bültenleri yayıncıları yalnızca içeriğin doğruluğundan sorumludur.

Yer imi: