- 普通水果增強量子傳感器的性能
- 來源：Macquarie University 發表于 2024/12/24
麥考瑞大學的研究人員已經展示了普通超市葡萄如何提高量子傳感器的性能，從而有可能帶來更高效的量子技術。
該研究于 20 年 2024 月 <> 日發表在《物理評論》上，表明成對的葡萄可以產生用于量子傳感應用的微波的強局部磁場熱點——這一發現可能有助于開發更緊湊、更具成本效益的量子器件。
“雖然以前的研究著眼于導致等離子體效應的電場，但我們表明葡萄對還可以增強磁場，這對于量子傳感應用至關重要，”麥考瑞大學量子物理學博士生、主要作者 Ali Fawaz 說。
這項研究建立在病毒式社交媒體視頻的基礎上，該視頻顯示葡萄在微波爐中產生等離子體——發光的帶電粒子球。
雖然以前的研究側重于電場，但 Macquarie 團隊研究了對量子應用至關重要的磁場效應。
該團隊使用了含有氮空位中心的專用納米金剛石，氮空位中心是充當量子傳感器的原子級缺陷。這些缺陷（賦予鉆石顏色的眾多缺陷之一）表現得像微小的磁鐵，可以探測磁場。
“純鉆石是無色的，但當某些原子取代碳原子時，它們會形成具有光學特性的所謂'缺陷'中心，”該研究的合著者、麥考瑞大學量子技術講師 Sarath Raman Nair 博士說。
“我們在這項研究中使用的納米金剛石中的氮空位中心就像我們可以用于量子傳感的微小磁鐵。”
該團隊將他們的量子傳感器（一種含有特殊原子的鉆石）放在一根細玻璃纖維的尖端，并將其放置在兩顆葡萄之間。通過通過光纖照射綠色激光，他們可以使這些原子發出紅色光。這種紅光的亮度揭示了葡萄周圍微波場的強度。
“使用這種技術，我們發現當我們添加葡萄時，微波輻射的磁場強度增加了一倍，”Fawaz 說。
資深作者、麥考瑞數學與物理科學學院量子材料和應用小組負責人 Thomas Volz 教授表示，這些發現為量子技術小型化開啟了令人興奮的可能性。
“這項研究為探索量子技術的替代微波諧振器設計開辟了另一條途徑，有可能帶來更緊湊、更高效的量子傳感設備，”他說。
事實證明，葡萄的大小和形狀對實驗的成功至關重要。該團隊的實驗依賴于精確尺寸的葡萄（每顆約 27 毫米長），以大約正確的金剛石量子傳感器頻率集中微波能量。
量子傳感設備傳統上使用藍寶石來實現此目的。然而，麥格理團隊推測，水可能會效果更好。這使得葡萄（主要是水）被包裹在薄皮中，非常適合測試他們的理論。
“水實際上比藍寶石更擅長集中微波能量，但它也不太穩定，并且在此過程中會損失更多的能量。這是我們需要解決的關鍵挑戰，“Fawaz 說。
除了葡萄之外，研究人員現在正在開發更可靠的材料，這些材料可以利用水的獨特特性，使我們更接近更高效的傳感設備。
更多信息：Ali Fawaz 等人，將金剛石中的氮空位中心旋轉與葡萄二聚體耦合，物理評論應用（2024 年）。DOI： 10.1103/PhysRevApplied.22.064078
期刊信息： Physical Review Applied
由麥考瑞大學提供
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