(Phys.org)—Un team di ricercatori con membri dei Paesi Bassi, Australia, e il Regno Unito ha sviluppato un nuovo modo per costruire un sensore magnetico estremamente sensibile. Come descrivono nel loro articolo pubblicato sulla rivista Nanotecnologia della natura , i loro sensori si basano sul rilevamento con un singolo spin dell'elettrone utilizzando misurazioni adattative in tempo reale.

Il lavoro del team segna lo sviluppo del primo sensore quantistico basato sullo spin di un singolo elettrone, che in questo caso, era intrappolato in un centro di ricerca di azoto diamante. È così sensibile che è in grado di misurare la forza di un campo magnetico fino ai limiti di quello descritto dalla fisica quantistica.

Il problema con il tentativo di utilizzare lo spin di un elettrone come sensore, Certo, è che deve essere misurato, che fa sì che lo stato quantistico venga influenzato. Per aggirare questo problema i ricercatori hanno utilizzato un difetto di dimensioni atomiche nel diamante conservato in un ambiente estremamente freddo:lo spin nel suo difetto (azoto-vacanza) non è molto sensibile al rumore ambientale perché non ha spin nucleare netto. Il sensore funziona effettuando più misurazioni poiché l'elettrone è esposto al campo magnetico, sul difetto di rotazione, utilizzando le impostazioni ottimali basate su misurazioni precedenti e quindi regolando quelle che vengono dopo l'utilizzo delle statistiche bayesiane:si basa sulle interazioni di Zeeman, spiegano le ricerche, che è ciò che accade quando un elettrone si sposta in un campo magnetico. Le misurazioni effettive vengono effettuate sottoponendo lo spin a radiazioni a microonde, quindi eccitandolo con un laser e quindi misurando i segnali fluorescenti che vengono prodotti. I dati vengono quindi elaborati (su un microprocessore standard che hanno programmato per i loro scopi) e i risultati vengono utilizzati per impostare le impostazioni per la misurazione successiva, e così via.

Il risultato è un sensore 100 volte più preciso dei sensori precedenti, sebbene il team riconosca che per renderlo utile, dovranno trovare un modo per renderlo utilizzabile a temperatura ambiente. Se possono farlo, il sensore potrebbe concettualmente essere utilizzato per visualizzare la composizione delle singole molecole, o forse come metodo per memorizzare i qubit in un computer quantistico.

© 2015 Phys.org