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Gli scienziati dell'Università di Tsukuba hanno dimostrato come la spettroscopia ultraveloce può essere utilizzata per migliorare la risoluzione temporale dei sensori quantistici. Misurando l'orientamento di spin coerenti all'interno di un reticolo diamantato, hanno dimostrato che i campi magnetici possono essere misurati anche in tempi molto brevi. Questo lavoro potrebbe consentire l'avanzamento del campo delle misurazioni ad altissima precisione note come metrologia quantistica, nonché dei computer quantistici "spintronici" che operano sulla base degli spin degli elettroni.
Il rilevamento quantistico offre la possibilità di un monitoraggio estremamente accurato della temperatura, nonché dei campi magnetici ed elettrici, con risoluzione nanometrica. Osservando come queste proprietà influiscono sulle differenze di livello di energia all'interno di una molecola sensibile, possono diventare praticabili nuove strade nel campo della nanotecnologia e dell'informatica quantistica. Tuttavia, la risoluzione temporale dei metodi di rilevamento quantistico convenzionali è stata precedentemente limitata all'intervallo di microsecondi a causa della durata limitata della luminescenza. È necessario un nuovo approccio per aiutare a perfezionare il rilevamento quantistico.
Ora, un team di ricercatori guidato dall'Università di Tsukuba ha sviluppato un nuovo metodo per implementare le misurazioni del campo magnetico in un noto sistema di rilevamento quantistico. I centri di vacanza di azoto (NV) sono difetti specifici nei diamanti in cui due atomi di carbonio adiacenti sono stati sostituiti da un atomo di azoto e da una vacanza. Lo stato di spin di un elettrone in più in questo sito può essere letto o manipolato in modo coerente utilizzando impulsi di luce.
"Ad esempio, lo stato di spin NV caricato negativamente può essere utilizzato come magnetometro quantistico con un sistema di lettura completamente ottico, anche a temperatura ambiente", afferma il primo autore Ryosuke Sakurai. Il team ha utilizzato un effetto "Cotone-Mouton inverso" per testare il proprio metodo. Il normale effetto Cotton-Mouton si verifica quando un campo magnetico trasversale crea birifrangenza, che può trasformare la luce polarizzata linearmente in una polarizzazione ellittica. In questo esperimento, gli scienziati hanno fatto il contrario e hanno utilizzato la luce di diverse polarizzazioni per creare minuscoli campi magnetici locali controllati.
"Con il rilevamento quantistico optomagnetico non lineare, sarà possibile misurare campi magnetici locali, o correnti di spin, in materiali avanzati con un'elevata risoluzione spaziale e temporale", l'autore senior Muneaki Hase e il suo collega Toshu An presso il Japan Advanced Institute of Science e Tecnologia, diciamo. Il team spera che questo lavoro aiuterà a abilitare i computer spintronici quantistici che sono stati di spin sensibili, non solo la carica elettrica come con i computer attuali. La ricerca, che appare in APL Photonics , può anche consentire a nuovi esperimenti di osservare i cambiamenti dinamici nei campi magnetici o forse anche singoli giri in condizioni realistiche di funzionamento del dispositivo. + Esplora ulteriormente
