Точність алмазного огранювання: Університет Іллінойсу розробить алмазні датчики для нейтронного експерименту та квантової інформаційної науки

Перевидано Платоном

читають: 0

Головна > прес > Точність алмазного огранювання: Університет Іллінойсу розробить алмазні датчики для нейтронного експерименту та квантової інформаційної науки

Візуалізація художника ілюструє алмазний датчик азотних вакансій, який розробить Beck group. Внутрішні лінії сітки представляють шлях лазерного світла всередині алмазу — вхідний промінь (більш товста червона лінія) неодноразово відбивається всередині алмазного датчика, доки не натрапить на зрізаний кут, де він виходить (тонша червона лінія). Зображення Ясмін Стіл для Illinois Physics CREDIT Інженерний коледж Грейнджера при Університеті штату Іллінойс Урбана-Шампейн

Анотація:
Група ядерної фізики в Університеті Іллінойсу Урбана-Шампейн шукає докази нової фізики в нейтронах, електрично нейтральних частинках, які утримують атомні ядра разом за допомогою взаємодії, яка називається сильною силою. Викладацький склад і дослідники беруть участь в експерименті nEDM в Національній лабораторії Оук-Ріджа, який вимірюватиме електричний дипольний момент нейтрона, властивість, яка дозволяє нейтронам взаємодіяти з електричними полями, незважаючи на їх нейтральність. Точне вимірювання обмежить теорії, що розширюють поточну стандартну модель фізики елементарних частинок. Щоб досягти цього, дослідники повинні точно виміряти тонкі зміни в дуже сильних електричних полях.

Точність алмазного огранювання: Університет Іллінойсу розробить алмазні датчики для нейтронного експерименту та квантової інформаційної науки

Урбана, Іллінойс | Опубліковано 14 квітня 2023 р

Професор фізики Дуглас Бек отримав грант від Міністерства енергетики на розробку датчиків на основі алмазу азотних вакансій, матеріалу, квантові властивості якого при низьких температурах роблять його надзвичайно чутливим до електричних полів. Його дослідницька група показала, що матеріал може вимірювати сильні електричні поля, і нагорода дозволить дослідникам створювати датчики, готові до використання в експерименті nEDM. Крім того, квантові властивості матеріалу роблять його перспективним кандидатом для квантової інформаційної науки. Дослідники також вивчать ці потенційні застосування.

Бек пояснив, що хімічно додані азотні вакансії, або NV, домішки надають алмазу незвичайну чутливість до електричного поля. «Ці домішки є областями з додатковим атомом азоту та діркою [або вакансією], де зазвичай були б атоми вуглецю», — сказав він. «Коли матеріал охолоджується до температури нижче 20 градусів вище абсолютного нуля, домішки утворюють квантову систему, яка реагує на електричні поля. Це досить незвичайна характеристика, оскільки не так багато систем реагують на електричні поля, і це робить алмаз NV особливим».

Систему NV можна зробити ще більш чутливою, якщо її підготувати в певному квантовому стані. Замість того, щоб дозволити системі залишатися в найнижчому енергетичному стані після того, як вони її охолодять, дослідники формують квантову суперпозицію найнижчого та наступного за ним найнижчих енергетичних станів, званих темним станом, названим так тому, що він не взаємодіє зі світлом. «У певному сенсі назва має на увазі, що він стійкий до взаємодії з навколишнім середовищем», — сказав Бек. «Оскільки він довгоживе, він має дуже чітко визначену енергію, яка дуже точно повідомляє нам, наскільки великим є електричне поле».

Група Бека продемонструвала, що це явище дозволяє NV diamond вимірювати сильні електричні поля, і нагорода дозволить дослідникам розробити надійні, надійні датчики на його основі. Це включатиме упаковку датчиків у блоки, які легко підключаються до лазерів, що використовуються для керування ними, і мінімізують вплив фонового шуму. За словами Бека, вони також досліджують квантову техніку під назвою динамічне розв’язування, яка дозволить їм ефективно усунути наслідки експериментальних недосконалостей. Це зробить і без того точні вимірювання електричного поля ще точнішими.

Іншою метою дослідження є вивчення пропозицій щодо використання алмазу NV у квантовій інформатиці. Тривалий термін служби темного стану та стійкість до шуму навколишнього середовища роблять його перспективною платформою для квантового зондування та квантової пам’яті. Багато таких програм залежать від розміщення квантових систем у стиснутих станах, які мають мінімальну невизначеність, дозволену принципом Гейзенберга. Було кілька пропозицій щодо створення стиснутих станів у алмазі NV, і група Бека дослідить їх доцільність.

Ця робота буде підтримана 650,000 XNUMX доларів США протягом трьох років від ініціативи Quantum Horizons у рамках програми ядерної фізики Міністерства енергетики.

####

Для отримання додаткової інформації натисніть тут

Контакти:
Кассандра Сміт
Інженерний коледж Іллінойського університету Грейнджера

Авторське право © Інженерний коледж Грейнджера університету Іллінойсу

Якщо у вас є коментар, будь ласка Контакти нам.

Видавці випусків новин, а не 7th Wave, Inc. або Nanotechnology Now, несуть повну відповідальність за точність змісту.

Закладка: